網(wǎng)絡(luò)中的探測(cè)路由的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】網(wǎng)絡(luò)中的探測(cè)路由
[0001]本發(fā)明涉及探測(cè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)的方法，其中網(wǎng)絡(luò)包括另外的節(jié)點(diǎn)，并且進(jìn)一步包括探測(cè)節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的連接、探測(cè)節(jié)點(diǎn)和另外的節(jié)點(diǎn)之間的連接以及另外的節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的連接。該方法還涉及網(wǎng)絡(luò)。
【背景技術(shù)】
[0002]探測(cè)網(wǎng)絡(luò)通常被執(zhí)行以識(shí)別或量化關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的事實(shí)，例如網(wǎng)絡(luò)的部分中的可用帶寬和容量、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和其它網(wǎng)絡(luò)特性，諸如端口是開(kāi)放的還是關(guān)閉的，或在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)處是否啟用某些功能。
[0003]可以主動(dòng)地和被動(dòng)地執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)探測(cè)。在主動(dòng)探測(cè)中，連接到網(wǎng)絡(luò)的元件在網(wǎng)絡(luò)上主動(dòng)地發(fā)出探測(cè)分組，并且網(wǎng)絡(luò)中的另一元件接收這些探測(cè)。有時(shí)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)來(lái)回發(fā)送探測(cè)。這里，探測(cè)網(wǎng)絡(luò)元件發(fā)送探測(cè)到其它網(wǎng)絡(luò)元件，并且接收通常是自動(dòng)的回復(fù)。在被動(dòng)探測(cè)中，沒(méi)有探測(cè)分組被主動(dòng)發(fā)送，并且代替地探測(cè)節(jié)點(diǎn)監(jiān)控、換句話說(shuō)被動(dòng)地監(jiān)聽(tīng)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)流量以得出信息?；旌戏椒ㄒ彩强赡艿模谠摲椒ㄖ薪Y(jié)合主動(dòng)和被動(dòng)方法兩者。通常，混合探測(cè)方法使用現(xiàn)有的流量，但以某種方式影響該流量。
[0004]探測(cè)的進(jìn)一步方法包括僅基于接收器的探測(cè)方法、其中流量的發(fā)送不受控制的被動(dòng)探測(cè)的形式、僅基于發(fā)送器的探測(cè)和基于“發(fā)送器+接收器”的探測(cè)方法。探測(cè)的后兩種形式可以是主動(dòng)或被動(dòng)的。此外，存在涉及網(wǎng)絡(luò)元件上的監(jiān)控模塊的在途中(en-route)的探測(cè)，存在使用端到端探測(cè)的探測(cè)方法以及存在可以遠(yuǎn)程地探測(cè)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的鏈路(也被稱為逐跳探測(cè))的探測(cè)方法。
[0005]通過(guò)探測(cè)揭示的信息通常受所使用的方法限制。例如，帶寬探測(cè)的方法通?？赡軆H揭示瓶頸鏈路的帶寬，并且然后甚至僅對(duì)網(wǎng)絡(luò)中可用的現(xiàn)有路徑進(jìn)行揭示。當(dāng)前探測(cè)方法僅能夠探測(cè)在探測(cè)節(jié)點(diǎn)和一些其它可到達(dá)的節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)路徑上的節(jié)點(diǎn)和連接，這是因?yàn)椴皇撬械墓?jié)點(diǎn)都位于如由在網(wǎng)絡(luò)中的流量流定義的現(xiàn)有探測(cè)途徑上。在任何情況下，不是所有的節(jié)點(diǎn)都可作為從其啟動(dòng)主動(dòng)探測(cè)的起點(diǎn)可用。例如，在家庭或國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中，運(yùn)營(yíng)商可以在家庭網(wǎng)關(guān)以及可能是專(zhuān)有的電視機(jī)頂盒上安裝探測(cè)軟件，但是運(yùn)營(yíng)商可能不一定在用戶自己的電腦或游戲盒、ΧΒ0Χ或其它類(lèi)似的設(shè)備上安裝探測(cè)軟件。因此，即使運(yùn)營(yíng)商可能提供通過(guò)其網(wǎng)絡(luò)與更廣泛的互聯(lián)網(wǎng)通信的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，運(yùn)營(yíng)商可能不能得出關(guān)于網(wǎng)絡(luò)上的、帶來(lái)困難或以其他方式影響網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的準(zhǔn)確信息。
[0006]解決方案存在用于對(duì)特定鏈路檢測(cè)容量或帶寬，并且通常具有兩種形式。一種形式利用IP分組的生存時(shí)間(TTL)字段，其通常用于監(jiān)控分組在到達(dá)某一目的地之前被轉(zhuǎn)發(fā)的次數(shù)。每次分組被路由器轉(zhuǎn)發(fā)，路由器通常從當(dāng)前的TTL值中減去值1。當(dāng)TTL值減少到零時(shí)，分組不再能夠被轉(zhuǎn)發(fā)，并且這確保了分組將不被永遠(yuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，從而取消可能出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中的任何循環(huán)路由。在實(shí)踐中，將TTL值減少為零的路由器也發(fā)送ICMP回復(fù)“TTL超過(guò)”，并且通過(guò)精心選擇探測(cè)TTL值該回復(fù)可以被并入探測(cè)機(jī)制。帶寬探測(cè)的另一種形式利用不同路徑的探測(cè)的互相關(guān)，以找出某些路徑在哪里重合。然而，通常由于如前面提到的探測(cè)限制，該方法不能用于測(cè)量所有鏈路。
[0007]這些已知的解決方案不適用于所有網(wǎng)絡(luò)，并且特別地它們不太適用于通常在家庭或國(guó)內(nèi)情況中找到的網(wǎng)絡(luò)。基于TTL的方案不適用，因?yàn)榈湫偷募彝ゾW(wǎng)絡(luò)具有許多層2(例如以太網(wǎng))的跳，但沒(méi)有層3 (例如IP)的跳。因此，因?yàn)榻粨Q機(jī)將不從TTL值中減去1并且將不發(fā)送ICMP “TTL超過(guò)”的消息，所以TTL方案通常在家庭網(wǎng)絡(luò)中是無(wú)意義的。而且，互相關(guān)方法是沒(méi)有用的，因?yàn)榧彝ゾW(wǎng)絡(luò)通常是樹(shù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而互相關(guān)探測(cè)方法需要不同的路由來(lái)仔細(xì)檢查被調(diào)查的鏈路。
[0008]“Efficiently Monitoring Bandwidth and Latency in IP Networks”， YuriBreitbart et al, INF0C0M 2001 , Twentieth Annual Joint Conference of the IEEEComputer and Communicat1ns Societies, Vol.2, 2001 , pp.933-942，描述了一種使用源路由和IP封裝探測(cè)網(wǎng)絡(luò)的方法，在源路由和IP封裝中探測(cè)分組用通常規(guī)定一系列的節(jié)點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)中的路由的預(yù)定義路由編碼，并且被發(fā)出到要被探測(cè)的網(wǎng)絡(luò)中。源路由和IP封裝兩者需要節(jié)點(diǎn)處的分組處理，其必須用針對(duì)源路由或IP封裝的相關(guān)功能預(yù)編程。發(fā)生在任何節(jié)點(diǎn)處的分組處理引入了未知的時(shí)間延遲，并且因此探測(cè)方法的結(jié)果是不準(zhǔn)確的。此夕卜，使用IP封裝的探測(cè)方法經(jīng)受進(jìn)一步不準(zhǔn)確性，因?yàn)楫?dāng)IP數(shù)據(jù)分組在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處展開(kāi)以去掉用于傳遞到新外發(fā)的分組的報(bào)頭中的頂IP報(bào)頭時(shí)，整個(gè)IP分組的大小減小，并且這產(chǎn)生了不準(zhǔn)確性，因?yàn)殡m然網(wǎng)絡(luò)探測(cè)結(jié)果基于分組大小，但是該方法導(dǎo)致在整個(gè)路由上可變的分組大小。
[0009]準(zhǔn)確地探測(cè)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明是如在權(quán)利要求中描述那樣的。
[0011]描述了探測(cè)網(wǎng)絡(luò)的方法，其中在探測(cè)節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間探測(cè)網(wǎng)絡(luò)，并且其中網(wǎng)絡(luò)包括另外的節(jié)點(diǎn)，以及進(jìn)一步包括探測(cè)節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的連接、探測(cè)節(jié)點(diǎn)和另外的節(jié)點(diǎn)之間的連接以及另外的節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的連接。
[0012]通過(guò)節(jié)點(diǎn)意味著網(wǎng)絡(luò)元件能夠發(fā)送和接收分組以及可能地轉(zhuǎn)發(fā)分組。節(jié)點(diǎn)的典型示例是家庭網(wǎng)關(guān)、路由器、計(jì)算機(jī)、平板電腦、機(jī)頂盒、無(wú)線攝像機(jī)等。通過(guò)連接意味著鏈路或鏈路的集合或耦合的某種形式(例如，根據(jù)已知的方法電子地或根據(jù)已知的方法無(wú)線地)，其連接節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)絡(luò)中并且使分組能夠通過(guò)節(jié)點(diǎn)之間的一個(gè)或多個(gè)連接行進(jìn)。探測(cè)節(jié)點(diǎn)是布置成執(zhí)行探測(cè)(換句話說(shuō)，發(fā)出原始探測(cè)分組)的節(jié)點(diǎn)。通常，探測(cè)節(jié)點(diǎn)包含，包括或可以訪問(wèn)允許它在網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行和管理探測(cè)的專(zhuān)用軟件或編程。該方法包括:選擇至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)為重定向節(jié)點(diǎn)，該重定向節(jié)點(diǎn)包括路由規(guī)則；以及通過(guò)訪問(wèn)另外路由規(guī)則繞過(guò)所述路由規(guī)則；選擇至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)以及確保在轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)處的分組轉(zhuǎn)發(fā)；以及在探測(cè)節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間傳輸探測(cè)分組。
[0013]這確保了探測(cè)分組可以圍繞網(wǎng)絡(luò)中的路由被發(fā)送，同時(shí)最小化由節(jié)點(diǎn)處的處理引起的延遲，因?yàn)樗试S探測(cè)分組通過(guò)在節(jié)點(diǎn)處管理的路由探測(cè)網(wǎng)絡(luò)。該路由通過(guò)在節(jié)點(diǎn)處提供替代的路由規(guī)則來(lái)管理，使得替代的路由規(guī)則定向旨在從原點(diǎn)遞送到目的地的探測(cè)分組，使得它們首先經(jīng)由如由另外或替代的路由規(guī)則指示的網(wǎng)絡(luò)中的替代節(jié)點(diǎn)來(lái)行進(jìn)，并且不經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)將正常支持或使用的路由行進(jìn)。以這種方式，該方法允許探測(cè)迄今不能被探測(cè)的在網(wǎng)絡(luò)中的路由和/或鏈路。執(zhí)行重新路由的節(jié)點(diǎn)被稱為重定向節(jié)點(diǎn)。使用與正常用作重定向節(jié)點(diǎn)中的默認(rèn)的規(guī)則不同的路由規(guī)則的動(dòng)作確?？梢躁P(guān)于通過(guò)哪個(gè)路由發(fā)送探測(cè)分組采取不同決策。
[0014]因?yàn)闆](méi)有路由規(guī)則在探測(cè)節(jié)點(diǎn)上被改變，所以這具有不干擾網(wǎng)絡(luò)上的其它、常規(guī)和非探測(cè)數(shù)據(jù)流量的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)是家庭網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)關(guān)設(shè)備時(shí)，這是特別有利的。網(wǎng)關(guān)設(shè)備處理相當(dāng)大的流量，并且從網(wǎng)關(guān)運(yùn)行本發(fā)明具有下述額外優(yōu)點(diǎn):該網(wǎng)絡(luò)可以有效地運(yùn)行，同時(shí)可能從網(wǎng)關(guān)不可直接訪問(wèn)的鏈路被探測(cè)，但沒(méi)有干擾往返網(wǎng)關(guān)的正常流量的路由的任何探測(cè)流量。
[0015]本發(fā)明允許經(jīng)由替代節(jié)點(diǎn)或另外的節(jié)點(diǎn)將探測(cè)分組從探測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送到目的節(jié)點(diǎn)，或者反之亦然。替代節(jié)點(diǎn)接收來(lái)自探測(cè)節(jié)點(diǎn)的分組，并將其轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點(diǎn)?？商娲?，它接收來(lái)自目的節(jié)點(diǎn)的分組并將其轉(zhuǎn)發(fā)到探測(cè)節(jié)點(diǎn)。特別地，替代或另外的節(jié)點(diǎn)不必位于探測(cè)節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的直接路由上。換句話說(shuō)，探測(cè)分組是不被約束到經(jīng)由探測(cè)和目的節(jié)點(diǎn)之間的直接鏈路或者連接而在探測(cè)節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間行進(jìn)，而是可以在網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)由較長(zhǎng)、迂回的路由行進(jìn)。這允許探測(cè)可能原本不能夠被探測(cè)的路由、連接或鏈路的可能性。通常，網(wǎng)絡(luò)流量規(guī)則和通信協(xié)議被設(shè)立以確保通過(guò)最有效的路由在節(jié)點(diǎn)之間輸送分組。當(dāng)在現(xiàn)有探測(cè)方法下探測(cè)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)時(shí)，流量規(guī)則和通信協(xié)議促使探測(cè)分組使用節(jié)點(diǎn)之間的現(xiàn)有路由，并且這可能限制探測(cè)方法可以得出的信息。改變節(jié)點(diǎn)處的路由規(guī)則并且確保在另一節(jié)點(diǎn)處的分組轉(zhuǎn)發(fā)允許通過(guò)不同路由探測(cè)網(wǎng)絡(luò)，并且這可以導(dǎo)致迄今尚未在該網(wǎng)絡(luò)