[发明专利]基于集中式控制平面的路径状态回报方法

说明书

本发明提出了一种基于集中式控制平面的路径状态回报方法，可以追踪数据流所流经的实际路径状态，协助网络管理者及其网管应用程序更有效率地分析与排除故障。本发明的设计着重于与其他网络管理应用程序与网络组件的兼容，透过将检测封包的辨别信息填在payload中，因此能在不限制封包header的使用与修改的前提下，获得正确的检测结果。

技术领域

本发明是有关一种路径状态回报方法，尤指一种符合成本效益，着重于与其他网络管理应用程序与网络组件的兼容，能在不影响其他应用程序的前提下与其结合，组成更完善的检测工具，或是作为网络自我优化之用，并且采用集中式的控制平面路径状态回报演算机制，能够追踪数据流所流经的实际路径，对网络管理者及网管应用程序提供更有效率地分析与排除障碍能力，有效减少了CAPEX(Capital Expenditure_资本性支出)和OPEX(Operating Expenditure_营运性支出)的基于集中式控制平面的路径状态回报方法。

背景技术

在传统网络当中，交换器与路由器除了需要转发封包，亦需要了解网络拓扑，并决定将数据流的封包传递到目的地所需经过的路径。如图1传统网络架构图所示，负责决定路由规则的控制平面11分散在各个交换器与路由器中，网络管理者13若需要自定义路由规则，则必须连入各网络组件中分别设定。

此外，传统网络的各网络组件为了了解网络拓扑等必要信息，需要彼此交换各种信息，如链路层发现协议(Link Layer Discovery Protocol，LLDP)封包，透过交换各自所认知到的网络信息，彼此同步对于网络拓扑与状态的认知，再根据事先定义好的网络协议或路由规则，由网络组件各自决定如何转送收到的封包。

传统网络的问题包含但不限于：

将控制平面分散在硬件资源低落的交换器与路由器中，限制了网络的功能与弹性。

庞大数量的信息交换使得传统网络的运行效率低落。

各网络组件各自决定转发行为的特性，让网络管理者难以有效地侦测网络状态并除错。

由于其分布式的控制平面，传统网络缺乏集中管理的机制，无法提供一个有效的网络管理工具供网络管理者13追踪网络信息以进行除错。在网络出现问题时或因维运而需要获取网络信息时，网络管理者13只能主动取得各交换器或路由器的日志21并分析，或透过远程主机或路由器回传的reply 22封包间接取得网络信息，如图2A-2B传统网络除错方式示意图所示。

当网络规模超过一定程度时，交换器的日志21数量便会难以分析，且网络管理者13无法实时获得所需要的网络信息。此外，由于网络管理者13无法确定封包的路径，只能对所有交换器与路由器的日志21进行分析。另一方面，透过远程主机或路由器所传回的reply22封包所能间接取得的信息类型有限，难以作为维运的有效根据。若因网络状况无法回收端对端的reply 22封包，就无法经由此方式获取所必须的路径与网络信息。

传统网络中最知名的网络除错工具包括ping和traceroute。Ping的运作原理是向目标主机丢出ICMP echo要求，并根据收到的响应封包计算封包的遗失率与往返时间。Ping的缺点是所能取得的网络信息较少，较难只根据其结果进行网络除错。Traceroute可以取得封包在IP网络当中所经过的路由器列表，其运作原理是向网络依序丢出拥有不同存活时间(Time to Live,TTL)值的ICMP要求封包，透过所收回的ICMP超时封包取得路径上各路由器的信息。Traceroute的缺点是只能取得路由器的信息，无法取得路径上的完整信息，如交换器与链结的状态。此外，traceroute的作法会对网络产生较多封包，若路径上共有n个路由器，traceroute则会对路径上的路由器造成共计O(n²)次的转发行为。