CN101132319B - 一种以太网操作与维护故障检测的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种以太网操作与维护故障检测的方法，该方法通过在源端MEP发送的LBM报文中，携带要求返回MAC地址学习功能检测结果的指令，并在宿端MEP以及沿途MIP所在设备向源端MEP返回的LBR报文中，携带MAC地址学习功能检测结果信息，使源端获悉宿端MEP以及沿途MIP所在的设备的MAC地址学习功能是否正常，从而实现了转发平面故障的完全检测。

Description

一种以太网操作与维护故障检测的方法

技术领域

本发明涉及以太网故障检测技术，特别涉及一种以太网操作与维护故障检测的方法。

背景技术

以太网操作与维护(ETH OAM)中的故障检测主要包括：连续性检查(CC，Continuity Check)、回环LB(Loopback)、链路跟踪(LT)等技术。其中，CC主要用来检测故障；LB用来确认故障；LT用来定位具体故障点。在ITU-T标准中，LB有单递和多递两种用法。

图1为现有技术以太网OAM故障检测系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括六个设备，分别为A、B、C、D、E、F。其中，源端维护关联端点(MEP，Maintenance Association End Point)在设备A上；两个宿端MEP分别在设备D和F上，该系统还包括11个维护关联中间点(MIP)。在图1中，长方形表示MEP，椭圆形表示MIP。

现有技术CC的实现过程为：通过源端MEP定时向宿端MEP发送无响应的CC报文，宿端MEP定时检测是否接收到源端的CC消息报文，从而判断整个路径是否存在故障。

现有技术单递LB的实现过程为：通过源端MEP向一个宿端MEP或者一个MIP发送回环消息(LBM)报文，并定时检测该宿端MEP或者MIP是否发送回环回应消息(LBR)报文，从而判断路径是否存在故障。以图1所示系统为例，单递LB可以为：源端MEP向系统中的设备D上的宿端MEP发送LBM报文，并定时检测该宿端MEP是否发送LBR报文，从而判断从源端MEP到设备D上的宿端MEP之间的路径是否存在故障。

现有技术多递LB的实现过程为：源端MEP向系统中所有宿端MEP发送LBM报文，并定时检测所有宿端MEP是否发送LBR报文，来判断路径是否存在故障。以图1所示系统为例，多递LB是指：源端MEP向系统中设备D和F上的宿端MEP发送LBM报文，并定时检测这两个宿端MEP是否发送LBR报文，来判断整个路径是否存在故障。

LBM报文的报文头中携带有目的MAC地址信息，如果为单递，则携带唯一的目的MAC地址；如果为多递，则携带表示多递的标识，且系统中所有的宿端MEP所在的设备的MAC地址均为目的MAC地址。

当宿端MEP接收到LBM报文后，向源端MEP返回LBR报文，在LBR报文的报文头中携带目的MAC地址，这时的目的MAC地址即为源端MEP所在设备的MAC地址。

LBM报文和LBR报文携带的数据采用协议数据单元(PDU)格式，如表1所示，在LBM和LBR报文中携带的数据包括如下字段：维护实体组级别(MEL)、版本号(Version)、操作码(Opcode)、标志位(Flags)、类型-长度-值偏移量(TLV Offset)、事务标识/序列号(TransactionID/Sequence Number)以及可选TLV信息和TLV结束标志(Optional TLVstarts here；otherwise End TLV)。鉴于这些字段的含义为本领域技术人员公知的技术，这里不再赘述。如果表1所示的数据单元为LBM报文的数据单元，则其中的操作码可以表示为LBM＝3；如果为LBR报文的数据，则其中的操作码可以表示为LBR＝2。

表1

由以上描述可见，现有技术的CC、LB机制只能用于检测路径是否存在故障，即确定广播转发通路是否有效。而实际的数据转发过程中，转发的效率不仅与转发路径是否存在故障有关，还与路径中各个设备的MAC地址学习功能是否正常有关。因为二层转发的原则是：如果没有学习到目的MAC地址，则将LBR报文向所有端口广播，也就是说，如果系统中的某一个宿端MEP或MIP所在的设备没有学习到目的MAC地址，则宿端MEP或MIP所在的设备将向系统中与自身相连的所有端口广播LBR报文，这与通过唯一端口发出LBR报文相比，会造成带宽的极大浪费。以图1所示系统为例，假设源端MEP向设备D上的宿端发送LBM报文，当LBM报文发送到设备B时，如果设备B的MAC地址学习功能异常，没有学习到源端MEP的MAC地址，则这时设备B将向设备A和设备E同时发出LBR报文。

可见，MAC地址学习功能是否正常对于转发平面是至关重要的，一旦MAC地址学习功能失效，将直接影响到转发效率。

而目前的ETH OAM故障检测中，源端无法获知发送LBR报文的宿端MEP以及沿途的MIP所在的设备的MAC地址学习功能是否正常，因此，严格来讲，现有技术的故障检测机制还不能完全检测转发平面的故障。

本发明的主要目的在于提供一种ETH OAM故障检测方法，使源端获悉系统中各设备的MAC地址学习功能是否正常，实现转发平面故障的完全检测。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种ETH OAM故障检测的方法，该方法包括以下步骤：

A、源端维护关联端点MEP向宿端MEP或维护关联中间点MIP发送环回消息LBM报文，其中携带要求返回MAC地址学习检测结果的指令；

B、所述源端MEP接收所述宿端MEP或MIP返回的环回响应消息LBR报文，其中，在向源端MEP发送的环回响应消息LBR报文中，携带LBR报文所经过的各个设备的MAC地址学习功能检测结果。

所述步骤B后，进一步包括：源端MEP根据接收到的LBR报文中携带的MAC地址学习功能检测结果，确定系统中的设备是否出现MAC地址功能检测故障。

步骤A所述携带返回MAC地址学习检测结果的指令为：通过LBM报文中的Flags字段携带是否返回MAC地址学习功能检测结果的指令。

所述通过Flags字段携带为：将Flags字段中的一位作为是否返回MAC地址学习功能检测结果指令的标志位。

步骤B所述返回LBR报文前，包括：当前设备检测自身的MAC地址学习功能是否正常，并根据接收到的LBM报文或LBR报文携带的返回MAC地址学习检测结果的指令，在发出LBR报文中携带自身的MAC地址学习功能检测结果。

宿端MEP根据接收到的LBM报文中的返回MAC地址学习检测结果的指令，在发出LBR报文中携带自身的MAC地址学习功能检测结果；

MIP根据接收到的LBR报文携带的返回MAC地址学习检测结果的指令，在发出LBR报文中携带自身的MAC地址学习功能检测结果，

所述LBR报文和LBM报文携带的返回MAC地址学习检测结果的指令相同。

所述检测自身的MAC地址学习功能是否正常为：宿端MEP或MIP检测自身的MAC地址转发列表中是否存在源端MEP的MAC地址的转发表项，如果存在，则检测结果为：MAC地址学习功能正常；否则，检测结果为：MAC地址学习功能不正常；

步骤B所述MAC地址学习功能检测结果包括：MAC地址学习功能是否正常的信息，以及LBR报文当前所在设备的MAC地址。

所述携带MAC地址学习功能检测结果为：通过在LBR报文中增加TLV信息携带MAC地址学习功能检测结果，

TLV信息的MAC地址学习功能标志字段携带MAC地址学习功能是否正常的信息；

TLV信息的MAC地址字段携带当前设备的MAC地址。

本发明提供的ETH OAM故障检测方法，通过在源端MEP发送的LBM报文中，携带要求返回MAC地址学习功能检测结果的指令，并在宿端MEP以及沿途MIP所在设备向源端MEP返回的LBR报文中，携带MAC地址学习功能检测结果信息，使源端获悉宿端MEP以及沿途MIP所在的设备的MAC地址学习功能是否正常，从而实现了转发平面故障的完全检测。

图1为现有技术以太网OAM故障检测系统的结构示意图；

图2为本发明的以太网OAM故障检测方法的流程示意图；

图3为图2所示故障检测方法的一个较佳实施例的流程示意图。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明进一步详细说明。

具体实施方式

本发明提供的ETH OAM故障检测方法，通过在源端MEP发送的LBM报文中，携带要求返回MAC地址学习功能检测结果的指令，并在宿端MEP以及沿途MIP所在设备向源端MEP返回的LBR报文中，携带MAC地址学习功能检测结果信息，使源端获悉宿端MEP以及沿途MIP所在设备的MAC地址学习功能是否正常。

参见图2，图2为本发明的以太网OAM故障检测方法的流程示意图，该流程包括以下步骤：

步骤201，在源端MEP发送的LBM报文中，携带要求返回MAC地址学习功能检测结果的指令。

该要求返回MAC地址学习功能检测结果的指令可以通过LBM报文中的字段携带，比如LBM报文中的空字段Flags字段，现有技术中Flags字段填充为0，其占有一个字节，本发明可以将Flags字段的8位中的某一位作为MAC地址字习功能检测结果返回的标志位。

同时，为了使本发明的检测方法与现有技术的LB检测方法兼容，可以将LBM报文中携带的要求返回MAC地址学习功能检测结果的指令替换为：是否要求返回MAC地址学习功能检测结果的指令，在不要求返回检测结果时，按照现有技术的LB检测方法执行即可。

另外，这里所述的源端MEP发送LBM报文可以为单递LBM报文，也可以为多递LBM报文。

步骤202，向源端返回LBR报文，并携带MAC地址学习功能检测结果。

这里，LBR报文中携带的MAC地址学习功能检测结果包括：LBR报文经过的设备的MAC地址及其MAC地址学习功能是否正常的信息。各个设备对自身的MAC地址学习功能进行检测的方法为现有技术，这里不再赘述。

如果系统中只有宿端MEP和源端MEP所在的设备，则LBR报文中增加的只有宿端MEP所在设备的MAC地址以及宿端MEP所在设备的MAC地址学习功能是否正常的信息；如果系统中在宿端MEP和源端MEP所在的设备之间还有一个或一个以上MIP所在的设备，则LBR报文中不仅要增加宿端MEP所在设备的MAC地址以及宿端MEP所在设备的MAC地址学习功能是否正常的信息，还要在每经过一个MIP所在的设备时，增加对应设备的MAC地址以及其MAC地址学习功能是否正常的信息。

在LBR报文中携带的MAC地址学习功能检测结果的方式可以为：经过宿端MEP或每一个MIP所在设备时，在LBR报文中增加一个TLV信息，其包括：类型、长度、MAC地址学习功能是否正常信息以及对应设备的MAC地址。

源端MEP在接收到返回的LBR报文时，可以根据其中携带的MAC地址学习功能检测结果判断系统中是否存在MAC地址学习功能故障，哪一个设备出现了故障，从而实现转发平面的完全故障检测。

参见图3，图3为图2所示故障检测方法的一个较佳实施例的流程示意图，在该实施例所对应的系统中，源端MEP与宿端MEP所在设备之间还存在一个包含MIP的设备，则该流程包括如下步骤：

步骤301，源端MEP向宿端MEP发送单递LBM报文，其中在Flags字段中携带是否要求返回MAC地址学习功能检测结果的指令。

将Flags字段的第一位作为是否返回MAC地址学习功能检测结果的标志位，设定如果Flags字段的该位为1，则表示要求返回MAC地址学习功能检测结果；如果Flags字段的该位为0，则表示不要求返回MAC地址学习功能检测结果。

步骤302，宿端MEP接收到LBM报文后，检测自身的MAC地址学习功能是否正常，确定采用单播还是广播的方式向源端MEP发送LBR报文，并根据接收到的LBM报文中携带的是否要求返回MAC地址学习功能检测结果的指令确定是否在返回的LBR报文中携带MAC地址学习功能检测结果，在确定需要携带时，执行步骤303。

这里，宿端MEP所在的设备通过检测自身中的MAC地址转发列表中是否存在源端MAC地址转发表项，确定MAC地址学习功能是否正常，如果存在源端MAC地址转发表项，则确定MAC地址学习功能正常；否则，确定MAC地址学习功能不正常。

在MAC地址转发列表中每一个转发表项包括：MAC地址、转发端口和时间标志等信息。如表2所示，如果宿端MEP刚学习到源端MAC地址00-ff-00-11-22-33，或者又收到源端MEP MAC地址为00-ff-00-11-22-33的报文，则该源端MAC地址对应的转发表项如表2中第一行所示，MAC地址为00-ff-00-11-22-33，转发端口为1，时间标志为0，其中转发端口是根据实际情况选择的。

如果宿端MEP最近一次接收源端MAC地址为00-ff-00-11-22-55的报文或者向目的MAC地址为00-ff-00-11-22-55的目的端发送报文的时间为100ms前，则MAC地址为00-ff-00-11-22-55的转发表项中的时间标志为100ms。如果某一转发表项，在MAC地址老化时间溢出后，仍没有收到相应MAC地址的报文，此转发表项将被删除。

MAC地址	转发端口	时间标志
			00-ff-00-11-22-33	1	0
00-ff-00-11-22-55	2	100ms
			00-ff-00-11-22-77	3	1000ms
......	......	......

表2

步骤303，宿端MEP所在设备在向源端MEP发送的LBR报文中，携带自身的MAC地址学习功能检测结果，并将LBR报文发送到与自身相连的MIP所在的设备。

这里，MAC地址学习功能检测结果为一个类型-长度-取值(TLV)信息，其包括：宿端MEP的MAC地址以及MAC地址转发表项是否生成的标志。如表3所示，为宿端MEP发出的LBR报文格式的一个较佳实施例的示意图：

表3

其中Flags字段为1，表示需要进行MAC地址学习功能检测；TLV Offset字段为4，表示TLV信息的起始位为第四个字节；可选TLV信息起始位为第九个字节，该TLV信息包括：类型、长度、MAC地址学习功能标志以及MAC地址。在该实施例中，类型为新增表示该TLV信息为新增的信息；长度为7表示该TLV信息携带的除了类型和长度之外的信息内容占7个字节，一个字节用于表示是否学习到源端MEP的MAC地址，即MAC地址学习功能标志(MacLearnFlag)，通常可以用一个16进制数表示，比如，用1表示MAC地址学习功能正常，0表示MAC地址学习功能异常；6个字节用于存放宿端MEP的MAC地址。

Flags和TLV Offset在整个LBR发送过程中都不会变化，都等于1和4。Flags等于1表示沿途设备需要判断设备MAC地址学习功能是否正常。TLVOffset等于4表示从其后面的第4个字节开始表示TLV。

步骤304，MIP所在的设备接收到LBR报文后，检测自身的MAC地址学习功能是否正常，确定采用单播还是广播的方式向源端MEP发送LBR报文，并根据LBR报文中携带的是否要求返回MAC地址学习功能检测结果的指令确定是否在返回的LBR报文中携带MAC地址学习功能检测结果，在确定需要携带时，执行步骤305。

MIP所在的设备通过检查自身中的MAC地址转发列表中是否存在源端MAC地址转发表项，确定MAC地址学习功能是否正常，如果存在源端MAC地址转发表项，则确定MAC地址学习功能正常；否则，确定MAC地址学习功能不正常。

步骤305，MIP所在的设备在向源端MEP发送的LBR报文中，增加自身的MAC地址学习功能检测结果。

如表4所示，为MIP向源端MEP发送的LBR报文的一个较佳实施例的格式示意图。表4中所示的LBR报文在表3所示的LBR报文中增加了表示MIP所在设备的MAC地址学习功能检测结果的TLV信息。该TLV信息

表4

与表3中增加的宿端MEP所在设备的MAC地址学习功能检测结果的TLV信息结构相同，包含类型、长度、MAC地址学习功能标志以及MAC地址。只是，这里的MAC地址学习功能标志表示当前设备的MAC地址学习功能是否正常，MAC地址为MIP所在的设备的MAC地址。

步骤306，源端MEP接收到LBR报文后，根据其中的TLV信息确定系统中各个设备的MAC地址学习功能是否正常，判断整个路径中是否有故障，哪个设备有故障。

通常，在宿端MEP所在设备和源端MEP所在设备之间会存在多个设备，在宿端MEP向源端MEP发送LBR报文的过程中，每经过一个设备，需要进行一次MAC地址学习功能检测，并将该设备的MAC地址学习功能检测结果以TLV信息携带在LBR报文中发送给源端MEP，这样源端MEP就可以根据接收到的LBR报文中携带的各个设备的TLV信息判断哪个设备存在故障。

利用本发明的故障检测方法，源端MEP两次发送LBM报文的时间间隔要大于MAC地址老化的时间，一般是5分钟。这是因为如果两次发送LBM报文的时间小于MAC地址老化时间，则在后一次的故障检测过程中，各个设备中还保留有上一次检测时学习到的源端MAC地址，因此后一次故障检测不能起到检测各个设备是否存在MAC地址学习功能故障的目的。

另外，源、宿端的MAC地址要与用于CC检测的MAC地址不一样。这是因为，在启动CC检测后，沿途MIP将会学习到源端的MAC地址，如果源端定时发送CC报文的时间小于MAC地址老化时间，那么这个学习到的源端的MAC地址转发表项就一直存在于沿途的MIP以及宿端MEP中。如果在这个过程中，发送LBM报文，则即使沿途的MIP以及宿端MEP中有出现MAC地址学习功能故障的地方，也不能够检测出来，因此，如果在本发明的故障检测和CC检测中的源端的MAC地址一样的话，将无法实现检测MAC地址学习功能的目的。为了解决这个问题，本发明为源端MEP设置两个不同的MAC地址，分别用于CC检测和本发明的故障检测方法中。

图3所述实施例是以单递LBM报文为例说明的，如果源端MEP发送多递LBM报文，则每一个宿端MEP接收LBM报文后的执行过程与图3所示实施例所述的过程完全一致。在多递的情况下，每一个宿端MEP所在设备向源端MEP返回一个LBR报文，该LBR报文携带沿途经过的设备的MAC地址学习功能检测结果信息，源端MEP将收到与系统中宿端MEP数目相同的LBR报文。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种以太网操作与维护故障检测的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A、源端维护关联端点MEP向宿端MEP或维护关联中间点MIP发送环回消息LBM报文，其中携带要求返回MAC地址学习检测结果的指令；

B、所述源端MEP接收所述宿端MEP或MIP返回的环回响应消息LBR报文，其中，在向源端MEP发送的环回响应消息LBR报文中，携带LBR报文所经过的各个设备的MAC地址学习功能检测结果。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B后，进一步包括：源端MEP根据接收到的LBR报文中携带的MAC地址学习功能检测结果，确定系统中的设备是否出现MAC地址功能检测故障。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A所述携带返回MAC地址学习检测结果的指令为：通过LBM报文中的Flags字段携带是否返回MAC地址学习功能检测结果的指令。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过Flags字段携带为：将Flags字段中的一位作为是否返回MAC地址学习功能检测结果指令的标志位。

5.如权利要求1至4任一权项所述的方法，其特征在于，

宿端MEP根据接收到的LBM报文中的返回MAC地址学习检测结果的指令，在发出LBR报文中携带自身的MAC地址学习功能检测结果；

MIP根据接收到的LBR报文携带的返回MAC地址学习检测结果的指令，在发出LBR报文中携带自身的MAC地址学习功能检测结果，

所述LBR报文和LBM报文携带的返回MAC地址学习检测结果的指令相同。

6.如权利要求1至4任一权项所述的方法，其特征在于，所述检测自身的MAC地址学习功能是否正常为：宿端MEP或MIP检测自身的MAC地址转发列表中是否存在源端MEP的MAC地址的转发表项，如果存在，则检测结果为MAC地址学习功能正常；否则，检测结果为MAC地址学习功能不正常；

步骤B所述MAC地址学习功能检测结果包括：MAC地址学习功能是否正常的信息，以及LBR报文当前所在设备的MAC地址。

7.如权利要求1至4任一权项所述的方法，其特征在于，所述携带MAC地址学习功能检测结果为：通过在LBR报文中增加类型-长度-值TLV信息携带MAC地址学习功能检测结果，

TLV信息的MAC地址学习功能标志字段携带MAC地址学习功能是否正常的信息；

TLV信息的MAC地址字段携带当前设备的MAC地址。

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