在传统IP网络中的网络路由诊断通常是基于端点连通性的。因此，传 统的IP路由机制无法利用允许指定特定路径的标签交换路由。此外，在传 统的标签交换路径(LSP)路由中，可能无法从可用路径中确定最佳路 径。因此，本发明的配置部分基于这样的观察结果的：传统路由器不识别 通过核心网络的从入口PE路由器到出口PE路由器的最佳路径。可能难以 或无法获得满足QOS或者其它传输速度/带宽保证的路径的确定。因此， 执行针对有保证的传输阈值(例如，基于QOS的流量)的路由判决可能 还成问题。因此，计算通过核心网络的特定路径的性能特性，以允许识别 经受特殊传输保证或期望的流量的最佳路径是有益的。
因此，通过提供用于聚合核心网络路径的性能特性，以允许计算通过 核心网络的每一个可用候选路径上的消息流量性能以用于识别最佳核心网 络路径的系统和方法，此处讨论的配置基本克服了传统路径分析的那些方 面。此外，采用此处所定义的诊断处理器的路由器或其它连通设备采用这 样一组机制：该组机制允许控制有权请求诸如轮询速率之类的信息的客户 的子网，从而防止PE的不合理开销。特殊网络流量或消息包括指示性能 的属性，例如，传输时间、延迟、抖动和丢弃百分比。诊断处理器对这些 消息进行解析以识别对应于性能的属性，并对所产生的解析出的路由信息 进行分析以计算期望的性能，例如路径的可用带宽(例如，传播速率)。 包括这些属性的消息可以包括链路状态属性(LSA)消息、将目标特别定 位于枚举这些属性的诊断探测消息，或者其它网络的合适网络流量。以下 将进一步讨论的配置针对用于收集基于网络的IP VPN的大量路径特性的 技术。特别地，本发明的方法公开了该服务的客户是如何收集路径抖动、 分组丢失和分组延迟的。
图1是描述在MPLS核心网络140上的子网之间的虚拟专用网络 (VPN)的网络通信环境100的上下文图。参考图1，环境100包括与核 心网络140互连的本地VPN子网110(即LAN)和远程VPN子网120。 子网110、120中的每一个分别服务于耦合到子网110、120中的一个或多 个前缀112、122的多个用户114-1...114-6。子网110、120包括与提供商 边缘PE1...PE3(一般地，PE n)路由器相连的客户边缘路由器CE1...CE4 (一般地，CE n)，所述提供商边缘路由器表示核心网络140的入口点和 出口点。核心网络140包括限定通过核心网络140的一条或多条路径160- 1...160-2(一般地，160)的提供商路由器P1...P3(一般地，Pn)。注 意，虽然示例性路径160标识PE到PE的路由，但是此处公开的方法也可 应用于替换配置中的PE-CE和CE-CE路径。
在服务于VPN的示例性MPLS网络的上下文中，以下是用于说明性 目的的示例网络拓扑。图中，“CE”指的是客户边缘(即，基于客户的) 路由器。“PE”表示提供商边缘路由器，其将提供商网络的边缘和客户网 络的边缘区分开来。通常，许多CE附接于单个PE路由器，该PE路由器 承担了用于许多CE的聚合功能。虽然有时候可能会简单地使用由不同的 “最后一英里(last mile)”载波提供的两条网络链路来将CE附接于同一 PE，但是一般来说每个CE至少利用一条网络链路被附接到提供商网络， 并且经常被附接在多个地方以形成冗余的或“多宿主的(multi-homed)” 配置。“P”路由器是提供商网络的核心路由器。这些路由器组成了提供 商核心网络的基础架构。各种路由器130-1...130-10共同地限定了在 MPLS环境的上下文中的多个节点。
这样的MPLS网络通常开始并终止于PE路由器。通常，使用诸如边 界网关协议4(BGP-4)之类的动态路由协议或者静态路由来在CE和PE 之间路由分组。但是，可以运行CE和PE器件之间的MPLS。示出了这种 主题的简单的MPLS拓扑如下所示：
CE---PE---P-P-PE---CE
存在两种基本的以下描述的机制适用的情况。在第一种情况下，CE-PE链 路运行某种非MPLS协议。在第二种情况下，CE-PE链路运行MPLS，例 如标签分发协议(LDP)或者利用标签分发的BGP，以在彼此之间分发标 签。当客户正在从基于网络的VPN提供商获取载波服务(Carrier’s Carrier service)时，这种配置是典型的。在任一情况下，此处的机制都是可适用 的。
图2是用于将性能特性应用于计算在图1的网络中的最佳路径160的 流程图。参考图1和图2，在此处的示例性配置中所公开的识别网络路由 路径160的方法包括收集指示网络节点130之间的性能特性的网络路由信 息(如步骤200所示)。所述的路由信息包括从一个或多个消息150的属 性中计算所得的性能特性，例如传输时间、分组延迟、分组抖动和分组丢 失。在如上所述的示例性配置中，作为对诊断探测消息148的响应，属性 是可获取的，根据路径验证协议(PVP)，所述的诊断探测消息148也称 为路径验证消息。可替换地，路由信息(即，属性)也可以从其它消息 150(例如链路状态(LSA/LSP)消息和其它路由流量)中获得。
在以下将进一步讨论的示例性配置中，客户端有能力识别一组“重要 的”目的地，针对所述“重要的”目的地需要实时地收集路径属性(由于 有必要测量特定路径的性能)。注意，术语“实时”并不是指得到路径属 性的频率，而是用于说明这样一个事实：这些信息是基于经授权的CE的 明确请求而收集的。
已经确定“重要的”或者有重要意义的前缀(可以是整组的路由器， 或者仅仅是其子集)之后，客户端具有根据抖动可配置的计时器的超时来 触发或者手动触发用于这些前缀的端到端的数据平面路径属性的检查的能 力。
接收路由器130根据至少一个性能特性(例如传输时间或分组丢失) 来聚合识别出的路由信息，以巩固属性并允许拟定确定性标准(即，同类 比较)，如步骤201所示。例如，诸如从节点A到B的传播延迟之类的性 能特性与具有表示从节点A发送并到达节点B的时间戳属性的消息相关。 在特别配置中，采用的是诊断探测消息(即，采用的是PVP消息)。在计 时器超时或者手动触发之后，客户端可以向PE发出请求PVP消息，所述 的请求PVP消息列出了将被测量的一组路径属性。在以上引用的未决美国 专利申请No.11/001,149中进一步定义了PVP协议。
然后，路由器130的后续调度通过确定对应于所需要的性能特性的网 络路径来应用所述聚合的路由信息来执行用于网络节点130之间的网络路 径1 60的路由判决，其中所述的网络路径由多个网络节点限定，如步骤 202所示。所收集的属性一般地指示特殊节点130之间的性能特性。但 是，如上所述，通过核心网络140的路径160通常跨过至少数个节点 130，并且可能很多个。因此，对应于沿着路径160的每一“跳”的路由 信息被用于通过累积包括在给定路径160中的所有跳来计算该路径的期望 性能。
在示例性情况中，CE采用PVP来启动动态计时器T。超时之后，如 果没有接收到该PVP请求的PVP答复，则可以发送另一个PVP请求，直 到连续尝试的最大数目N。所述的计时器将由CE来动态地计算，并且将 是基于要求路径160的特性的特定应用。
可替换地，在接收到PVP请求148之后，PE应当首先验证CE是否被 授权发送该请求。如果CE请求是不合法的，则向请求的CE返回PVP错 误消息。然后，PE应当使用包含在所述请求中的信息来获取相关的信息集 合(如果可能)。所述PE通过向目的地PE发送测试流量来实现这个，并 测量待考察的属性，所述的目的地PE是针对给定VPN目的地的下一跳出 口点。例如，如果测量分组丢失，则PE应当发送数个消息148，并且还要 计算有多少得到答复。在抖动和延迟的情况中，PE应当将来自测试分组 148的时间戳信息与本地信息结合起来以跟踪时间。在所有的情况中，如 果基于网络的VPN服务的骨干利用MPLS作为其转发机制，则优选的是 将依MPLS而定的工具用于测量这些路径160的特性，从而提供数据平面 的精确测量。
如果请求148能够得到满足，则应当通过PVP答复来将结果提供给 CE客户端(注意，希望PVP服务器处理是无状态的，并且应该在预定时 间阈值后删除计算出的值)。如果在PE处的PVP服务器处理无法得到信 息，则随后应当返回PVP错误消息150以及指定错误根本原因的错误代 码。此外，PE还应当逐个PE地监视接收这些请求的速率，并且可能默默 地丢弃额外的请求，调整这些请求的速率或者返回PVP错误代码消息并抑 制任何另外的请求。
例如，经常被仔细地检查的一个性能特性是节点130之间的传输时 间。在特殊配置中，在一个网络中的多个路由器130通过使用诸如网络时 间协议(NTP)之类的同步协议来彼此同步它们相应的时钟。路由器130 在整个网络140中洪泛诸如基于LSA/LSP的消息之类的网络配置消息 148，以将网络配置改变的状况信息广告给其它路由器。当发起各个网络 配置消息148时，各个路由器通过使用其同步时钟来生成时间戳以包含在 网络配置消息的字段中。接收到该网络配置消息的其它路由器130通过将 所接收的网络配置消息的时间戳属性(例如，发起时间)与其自身的时钟 (例如，接收路由器的时钟)相比较来识别在网络140上的与该网络配置 消息相关联的行进时间属性，以计算指示所述网络配置消息在网络上被从 发起源传送到相应接收节点130花费多长时间的传输时间值。
在本示例中，接收到各个网络配置消息148的每个路由器130通过将 网络配置消息的各个时间戳(例如，发起时间)与其各自的时钟(例如， 接收路由器的时钟)相比较来识别与网络配置消息相关联的行进时间(或 者洪泛时间)，以计算指示所述网络配置消息在网络上被从发起者路由器 传送到相应接收路由器花费多长时间的传输时间值。
图3是应用性能特性来计算图1的网络中的最佳路径的示例。参考图 3，图1的VPN环境100被更详细地示出，包括具有性能属性152的多个 消息150-1...150-10。如上所述，可以响应于多种触发而发送消息150。在 示例性的配置中，采用了专门用于得到消息150和相应属性152的诊断探 测消息148。这种诊断探测消息148可以是路径验证协议(PVP)的一部 分，如以上所讨论的未决专利申请中所进一步讨论的。此外，这种消息 150可以是链路状态(LSA/LSP)消息，或者是包括性能属性152的其它 消息流量。在上述的每一种情况中，指示性能特性的属性152都由路由器 PE1 130-3接收。
示例性路由器PE1包括接口132，接口132具有多个用于在正常的路 由操作过程中通过网络140接收和转发消息流量的端口134。路由器PE1 还包括诊断处理器140，用于执行此处所讨论的路径诊断和核实。诊断处 理器140包括属性嗅探器(sniffer)142，属性嗅探器142可操作用于识别 具有与性能有关的属性的消息150，并且还可操作用于按无损的(non- destructive)方式来得到属性152，所述的无损方式不会影响外来的路由操 作。诊断处理器140还包括特性聚合器146和路径调度器144，特性聚合 器146用于对多个消息150的属性进行分析以识别趋向(trend)，路径调 度器144用于基于诸如QOS保证之类的标准来将路径特性应用于路由判 决。例如，已经识别出提供在200ms中跨过核心网络140的传播的路径 160，路径调度器144(调度器)例如可以执行路由判决以采用该路径160 用于与比如210ms的QOS保证相关联的消息流量。因此，获得了在一条 路径上路由流量足以满足这些QOS需求的最佳路由判决，但是调度器144 并不需要对在100ms的路径160上的流量进行路由，对于更重要的流量可 能需要那样的路由。
表1：性能特性
消息 节点1 节点2 属性  150-1  PE1  P2  41ms  150-2  PE1  P2  39ms  150-3  PE1  P3  31ms  150-4  PE1  P3  29ms  150-5  P2  P1  45ms  150-6  P2  P1  51ms  150-7  P3  P1  22ms  150-8  P3  P1  25ms  150-9  P3  P1  28ms  150-10  P1  PE3  30ms
属性嗅探器142收集属性152以存储在存储库170中。存储库170存 储了根据标准化标准(例如路径、跳和路由器130)作为路由信息172的 属性152，它们可被应用于待考察的性能特性。表1示出了示例性的一组 性能特性174，其存储了不同节点130之间的传输时间。因此，从节点 150-1...150-10之间的许多跳中获得的连续尝试的性能特性174(即，属 性)与属性值一起被存储在表1中，例如给定示例中的传输时间。
特性聚合器146利用性能特性174来计算路径诊断176(特性)，表 示从可用属性152中计算所得的确定性期望。如表2所示，通过对从两个 特定节点130之间的一系列跳中获得的所收集的属性152求平均可以计算 每一跳的期望传输时间。路径160的总性能是通过对沿着路径160的每一 跳的平均求和来计算的，以下将进一步讨论。
表2：路径诊断
  路径  端点1  端点2   性能特性   160-1  PE1  PE3   120ms   160-2  PE2  PE3   85ms
图4-8是使用以上的图3的示例性网络以及表1和2的路由信息来更 详细地应用性能特性的流程图。参考图1、3和8以及表1和2，在路由器 PE1中配置的诊断处理器140可操作用于执行如下所进一步讨论的路径诊 断。这样的诊断处理器140还适用于其它路由器130-1...130-10，但是为了 简单起见，仅从路由器PE1的角度来示出该诊断处理器140。因此，诊断 处理器140识别多条网络路径作为源和目的地之间的候选路径160，例如 PE1和PE3130-3、130-8之间的路径160-1、160-2，如步骤300所示。在 示例性配置中，这样的路径160表示跨过核心网络140的PE-PE互连，因 此包括识别沿着通过核心网络140的一条或多条候选路径160的多个节点 130，以用于监视和分析。通常，诊断处理器140识别可操作用于传输重 要消息流量的特定路径160，如步骤301所示，因此避免了将小容量或者 过量的非争论性路由器连接包括在内的负担。
属性嗅探器142或者可操作用于接收和检查网络消息(分组)150的 其它处理在识别出的特定路径160上检查具有指示性能特性的属性152的 消息150，如步骤302所示。因此，属性嗅探器142识别网络节点130之 间的具有指示性能属性的网络路由信息的分组152，如步骤303所示。如 上所述，这些属性包括与性能有关的度量或变量，例如，传播(即，传 输)时间、延迟、丢失和抖动等。这种识别可以根据诸如PVP之类的诊断 协议，或者通过其它解析或扫描机制，例如由下层网络协议(即MPLS或 TCP/IP)所采用的识别协议控制序列。
在步骤304中执行检查以确定诸如PVP之类的协议是否在使用中，如 步骤304所示。如果PVP在使用中，则所接收的(即嗅探到的)消息是适 合于收集和报告路由信息的诊断探测消息，如步骤305所示。被使能了这 种诊断探测能力(即，使能了PVP)的路由器130在识别出的特定路径 160上采用诊断探测消息148，在识别出的特定路径160中诊断探测消息 148可操作用于触发从其它目的地路由器130发送探测答复150。因此， 路由器PE1沿着候选路径向至少一个节点130发送多个诊断探测消息 148，如步骤306所示。探测消息148诱发来自在候选路径160上的路由器 130的响应性探测答复150，因此，如果没有接收到探测答复，则诊断处 理器140推断在识别出的特定路径160上存在连通性问题，如步骤307所 示。
否则，特性聚合器146响应于属性嗅探器142而识别具有指示性能特 性的属性的进入消息150，如步骤308所示。由于进入消息150可能是探 测答复、LSA、或者其它承载属性的消息，因此收集路由信息可能导致特 性聚合器146接收到诸如链路状态广告(LSA)消息、探测消息、或者路 由器流量消息之类的各种消息，其中所述的消息包括指示路由信息的属 性，如步骤309所示。
因此，特性聚合器146对经检查的消息进行扫描以得到属性152，如 步骤310所示。扫描包括对属性进行解析以提取对应于性能特性的路由信 息，如步骤311所示。因为所述属性是由消息150在其穿过网络节点130 时所收集的，因此属性包含对应于特定节点130与一个或多个其它节点 130之间的特性的路由信息。聚合器146累积收集的来自经解析的属性的 网络路由信息，如步骤312所示。按这种方式的累积包括根据一个或多个 性能特性来聚合识别出的路由信息，如步骤313所示，并且根据从其接收 属性152的节点130来对所接收的诸如从诊断探测答复150解析得到的属 性之类的属性152进行组织，所述的节点中的每一个限定了沿着路径160 的一跳，如步骤314所示。一连串的消息150致使了由性能特性174和跳 所布置的属性的聚合，使得能够进行进一步的基于路径的处理，如表1所 示。聚合器146对来自对应于所发送的诊断探测消息148的经组织的探测 答复150的属性152进行分析，以计算沿着路径的跳的路由特性，如步骤 315所示。
聚合器146随后对用属性152指定的性能特性174进行分析，以确定 特定路径160的性能属性，如步骤316所示。聚合器146对网络路由信息 172进行分析以识别路径160的适用于通过核心网络140的整条路径的特 性，从而涵盖包括在该路径中的组成跳，如步骤316所示。聚合器将所提 取的在各个节点130之间的根据性能特性174来聚合的路由信息172作为 路径诊断176(表2)来存储在存储库170中，如步骤317所示。
路径调度器144通过识别对应于所需要的性能特性的网络路径160来 将经聚合的路由信息172应用于网络节点130之间的网络路径160的路由 判决，其中所述网络路径160各自由多个网络节点130来限定，如步骤 318所示。因此，例如通过将各个跳的特性相加或求和，表1的每个节间 跳(internodal hop)的性能特性确定了最佳路径。
因此，调度器144通过基于一组连续识别出的消息150计算各个节点 130之间的期望的性能来应用路由信息172，如步骤319所示。根据所提 取的路由信息172，调度器144为每一条候选路径160计算指示每条候选 路径160的特定源和目的地(通常，即PE路由器130)之间的消息流量性 能的总性能，如步骤320所示。在图3以及表1和2的示例性情况中，路 径调度器144为每一条候选路径160-1和160-2计算指示每一条候选路径 160的源和目的地(即，PE1到PE3)之间的消息流量性能的总传输时 间。换句话说，通过使用传输时间作为性能特性，路径调度器144将网络 路由信息172应用于节点之间的多条路径160，以计算所选择的节点PE1 和PE3之间的传输时间。
为了计算特定上下文(即，有保证的传输情况)下的最佳路径，根据 预定的QOS标准通过指定待测量的属性来应用有保证的传输参数，如步 骤322所示。QOS标准指示哪些性能特性被应用以及所需的特定性能值， 例如传输时间。因此，路径调度器144枚举一组服务质量(QOS)层次级 别，其中QOS级别指示期望的吞吐量性能，如步骤323所示，并且将每 一条候选路径160与一个QOS级别相关联，如步骤324所示。路径属性允 许路径调度器144认定所述路径满足特定的QOS级别，例如从PE1到 PE3的传输时间在100ms内。路径调度器对计算出的性能属性与关联的 QOS级别进行比较，以选择性地在特定路径上路由消息流量，如步骤325 所示。
路径调度器144随后可以在具有符合特定QOS标准的性能特性的路径 160上路由网络流量，所述的性能特性至少包括传输时间、分组丢失、分 组延迟和抖动中的一个，如步骤326所示。因此，在图3的示例中，路径 调度器144基于总传输时间来指示特定的候选路径160作为最佳路径，如 步骤327所示。例如，路径160-2将被选择用于要求从PE1到PE3的传输 时间为100ms的QOS流量，因为路径160-1呈现了120ms的路径诊断， 从而无法支持这样的性能。
本领域的技术人员应当轻易地了解到此处所限定的用于识别网络路由 路径的程序和方法是可以用很多种形式来交付到处理器件的，所述的形式 包括但不限于：a)永久地存储在诸如ROM器件之类的不可写存储介质上 的信息；b)可修改地存储在诸如软盘、磁带、CD、RAM器件之类的可写 存储介质以及其它磁和光介质上的信息；或者c)通过通信介质(例如像 在诸如因特网或电话调制解调线路之类的电子网络上一样，使用基带信令 或宽度信令技术)来传递给计算机的信息。所述的操作和方法可以在可执 行软件的物体中或者作为嵌入在载波中的指令集来实现。可替换地，此处 公开的操作和方法可以全部或部分地使用硬件部件或者使用硬件部件、软 件部件和固件部件的组合来实现，所述的硬件部件例如是专用集成电路 (ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或者其它硬件 部件或器件。
虽然已经通过参考附图来具体地示出和描述了用于确定网络路由路径 的系统和方法，但是本领域技术人员应当了解在不脱离由所附的权利要求 涵盖的本发明的范围的情况下可以在其中做出各种形式上和细节上的改 变。因此，除了受限于后面的权利要求之外，本发明将不受任何限制。