網(wǎng)絡中的探測路由的制作方法
【專利說明】網(wǎng)絡中的探測路由
[0001]本發(fā)明涉及探測探測節(jié)點和目的節(jié)點之間的網(wǎng)絡的方法，其中網(wǎng)絡包括另外的節(jié)點，并且進一步包括探測節(jié)點和目的節(jié)點之間的連接、探測節(jié)點和另外的節(jié)點之間的連接以及另外的節(jié)點和目的節(jié)點之間的連接。該方法還涉及網(wǎng)絡。
【背景技術】
[0002]探測網(wǎng)絡通常被執(zhí)行以識別或量化關于網(wǎng)絡的事實，例如網(wǎng)絡的部分中的可用帶寬和容量、網(wǎng)絡拓撲結構和其它網(wǎng)絡特性，諸如端口是開放的還是關閉的，或在網(wǎng)絡內的節(jié)點處是否啟用某些功能。
[0003]可以主動地和被動地執(zhí)行網(wǎng)絡探測。在主動探測中，連接到網(wǎng)絡的元件在網(wǎng)絡上主動地發(fā)出探測分組，并且網(wǎng)絡中的另一元件接收這些探測。有時在網(wǎng)絡內來回發(fā)送探測。這里，探測網(wǎng)絡元件發(fā)送探測到其它網(wǎng)絡元件，并且接收通常是自動的回復。在被動探測中，沒有探測分組被主動發(fā)送，并且代替地探測節(jié)點監(jiān)控、換句話說被動地監(jiān)聽現(xiàn)有的網(wǎng)絡流量以得出信息?；旌戏椒ㄒ彩强赡艿?，在該方法中結合主動和被動方法兩者。通常，混合探測方法使用現(xiàn)有的流量，但以某種方式影響該流量。
[0004]探測的進一步方法包括僅基于接收器的探測方法、其中流量的發(fā)送不受控制的被動探測的形式、僅基于發(fā)送器的探測和基于“發(fā)送器+接收器”的探測方法。探測的后兩種形式可以是主動或被動的。此外，存在涉及網(wǎng)絡元件上的監(jiān)控模塊的在途中(en-route)的探測，存在使用端到端探測的探測方法以及存在可以遠程地探測在網(wǎng)絡內部的鏈路(也被稱為逐跳探測)的探測方法。
[0005]通過探測揭示的信息通常受所使用的方法限制。例如，帶寬探測的方法通?？赡軆H揭示瓶頸鏈路的帶寬，并且然后甚至僅對網(wǎng)絡中可用的現(xiàn)有路徑進行揭示。當前探測方法僅能夠探測在探測節(jié)點和一些其它可到達的節(jié)點之間的網(wǎng)絡路徑上的節(jié)點和連接，這是因為不是所有的節(jié)點都位于如由在網(wǎng)絡中的流量流定義的現(xiàn)有探測途徑上。在任何情況下，不是所有的節(jié)點都可作為從其啟動主動探測的起點可用。例如，在家庭或國內網(wǎng)絡中，運營商可以在家庭網(wǎng)關以及可能是專有的電視機頂盒上安裝探測軟件，但是運營商可能不一定在用戶自己的電腦或游戲盒、ΧΒ0Χ或其它類似的設備上安裝探測軟件。因此，即使運營商可能提供通過其網(wǎng)絡與更廣泛的互聯(lián)網(wǎng)通信的網(wǎng)關設備，運營商可能不能得出關于網(wǎng)絡上的、帶來困難或以其他方式影響網(wǎng)絡的設備的準確信息。
[0006]解決方案存在用于對特定鏈路檢測容量或帶寬，并且通常具有兩種形式。一種形式利用IP分組的生存時間(TTL)字段，其通常用于監(jiān)控分組在到達某一目的地之前被轉發(fā)的次數(shù)。每次分組被路由器轉發(fā)，路由器通常從當前的TTL值中減去值1。當TTL值減少到零時，分組不再能夠被轉發(fā)，并且這確保了分組將不被永遠轉發(fā)，從而取消可能出現(xiàn)在網(wǎng)絡中的任何循環(huán)路由。在實踐中，將TTL值減少為零的路由器也發(fā)送ICMP回復“TTL超過”，并且通過精心選擇探測TTL值該回復可以被并入探測機制。帶寬探測的另一種形式利用不同路徑的探測的互相關，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限制，該方法不能用于測量所有鏈路。
[0007]這些已知的解決方案不適用于所有網(wǎng)絡，并且特別地它們不太適用于通常在家庭或國內情況中找到的網(wǎng)絡?；赥TL的方案不適用，因為典型的家庭網(wǎng)絡具有許多層2(例如以太網(wǎng))的跳，但沒有層3 (例如IP)的跳。因此，因為交換機將不從TTL值中減去1并且將不發(fā)送ICMP “TTL超過”的消息，所以TTL方案通常在家庭網(wǎng)絡中是無意義的。而且，互相關方法是沒有用的，因為家庭網(wǎng)絡通常是樹拓撲結構，而互相關探測方法需要不同的路由來仔細檢查被調查的鏈路。
[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封裝探測網(wǎng)絡的方法，在源路由和IP封裝中探測分組用通常規(guī)定一系列的節(jié)點為網(wǎng)絡中的路由的預定義路由編碼，并且被發(fā)出到要被探測的網(wǎng)絡中。源路由和IP封裝兩者需要節(jié)點處的分組處理，其必須用針對源路由或IP封裝的相關功能預編程。發(fā)生在任何節(jié)點處的分組處理引入了未知的時間延遲，并且因此探測方法的結果是不準確的。此夕卜，使用IP封裝的探測方法經(jīng)受進一步不準確性，因為當IP數(shù)據(jù)分組在每個節(jié)點處展開以去掉用于傳遞到新外發(fā)的分組的報頭中的頂IP報頭時，整個IP分組的大小減小，并且這產(chǎn)生了不準確性，因為雖然網(wǎng)絡探測結果基于分組大小，但是該方法導致在整個路由上可變的分組大小。
[0009]準確地探測網(wǎng)絡是一個問題。

【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明是如在權利要求中描述那樣的。
[0011]描述了探測網(wǎng)絡的方法，其中在探測節(jié)點和目的節(jié)點之間探測網(wǎng)絡，并且其中網(wǎng)絡包括另外的節(jié)點，以及進一步包括探測節(jié)點和目的節(jié)點之間的連接、探測節(jié)點和另外的節(jié)點之間的連接以及另外的節(jié)點和目的節(jié)點之間的連接。
[0012]通過節(jié)點意味著網(wǎng)絡元件能夠發(fā)送和接收分組以及可能地轉發(fā)分組。節(jié)點的典型示例是家庭網(wǎng)關、路由器、計算機、平板電腦、機頂盒、無線攝像機等。通過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)已知的方法無線地)，其連接節(jié)點到網(wǎng)絡中并且使分組能夠通過節(jié)點之間的一個或多個連接行進。探測節(jié)點是布置成執(zhí)行探測(換句話說，發(fā)出原始探測分組)的節(jié)點。通常，探測節(jié)點包含，包括或可以訪問允許它在網(wǎng)絡中執(zhí)行和管理探測的專用軟件或編程。該方法包括:選擇至少一個節(jié)點為重定向節(jié)點，該重定向節(jié)點包括路由規(guī)則；以及通過訪問另外路由規(guī)則繞過所述路由規(guī)則；選擇至少一個節(jié)點為轉發(fā)節(jié)點以及確保在轉發(fā)節(jié)點處的分組轉發(fā)；以及在探測節(jié)點和目的節(jié)點之間傳輸探測分組。
[0013]這確保了探測分組可以圍繞網(wǎng)絡中的路由被發(fā)送，同時最小化由節(jié)點處的處理引起的延遲，因為它允許探測分組通過在節(jié)點處管理的路由探測網(wǎng)絡。該路由通過在節(jié)點處提供替代的路由規(guī)則來管理，使得替代的路由規(guī)則定向旨在從原點遞送到目的地的探測分組，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)絡中的替代節(jié)點來行進，并且不經(jīng)由網(wǎng)絡將正常支持或使用的路由行進。以這種方式，該方法允許探測迄今不能被探測的在網(wǎng)絡中的路由和/或鏈路。執(zhí)行重新路由的節(jié)點被稱為重定向節(jié)點。使用與正常用作重定向節(jié)點中的默認的規(guī)則不同的路由規(guī)則的動作確保可以關于通過哪個路由發(fā)送探測分組采取不同決策。
[0014]因為沒有路由規(guī)則在探測節(jié)點上被改變，所以這具有不干擾網(wǎng)絡上的其它、常規(guī)和非探測數(shù)據(jù)流量的優(yōu)點。當探測節(jié)點是家庭網(wǎng)絡上的網(wǎng)關設備時，這是特別有利的。網(wǎng)關設備處理相當大的流量，并且從網(wǎng)關運行本發(fā)明具有下述額外優(yōu)點:該網(wǎng)絡可以有效地運行，同時可能從網(wǎng)關不可直接訪問的鏈路被探測，但沒有干擾往返網(wǎng)關的正常流量的路由的任何探測流量。
[0015]本發(fā)明允許經(jīng)由替代節(jié)點或另外的節(jié)點將探測分組從探測節(jié)點發(fā)送到目的節(jié)點，或者反之亦然。替代節(jié)點接收來自探測節(jié)點的分組，并將其轉發(fā)到目的節(jié)點。可替代地，它接收來自目的節(jié)點的分組并將其轉發(fā)到探測節(jié)點。特別地，替代或另外的節(jié)點不必位于探測節(jié)點和目的節(jié)點之間的直接路由上。換句話說，探測分組是不被約束到經(jīng)由探測和目的節(jié)點之間的直接鏈路或者連接而在探測節(jié)點到目的節(jié)點之間行進，而是可以在網(wǎng)絡中經(jīng)由較長、迂回的路由行進。這允許探測可能原本不能夠被探測的路由、連接或鏈路的可能性。通常，網(wǎng)絡流量規(guī)則和通信協(xié)議被設立以確保通過最有效的路由在節(jié)點之間輸送分組。當在現(xiàn)有探測方法下探測現(xiàn)有網(wǎng)絡時，流量規(guī)則和通信協(xié)議促使探測分組使用節(jié)點之間的現(xiàn)有路由，并且這可能限制探測方法可以得出的信息。改變節(jié)點處的路由規(guī)則并且確保在另一節(jié)點處的分組轉發(fā)允許通過不同路由探測網(wǎng)絡，并且這可以導致迄今尚未在該網(wǎng)絡