網絡中的探測路由的制作方法
【專利說明】網絡中的探測路由
[0001]本發明涉及探測探測節點和目的節點之間的網絡的方法，其中網絡包括另外的節點，并且進一步包括探測節點和目的節點之間的連接、探測節點和另外的節點之間的連接以及另外的節點和目的節點之間的連接。該方法還涉及網絡。
【背景技術】
[0002]探測網絡通常被執行以識別或量化關于網絡的事實，例如網絡的部分中的可用帶寬和容量、網絡拓撲結構和其它網絡特性，諸如端口是開放的還是關閉的，或在網絡內的節點處是否啟用某些功能。
[0003]可以主動地和被動地執行網絡探測。在主動探測中，連接到網絡的元件在網絡上主動地發出探測分組，并且網絡中的另一元件接收這些探測。有時在網絡內來回發送探測。這里，探測網絡元件發送探測到其它網絡元件，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送，并且代替地探測節點監控、換句話說被動地監聽現有的網絡流量以得出信息。混合方法也是可能的，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、其中流量的發送不受控制的被動探測的形式、僅基于發送器的探測和基于“發送器+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，存在涉及網絡元件上的監控模塊的在途中(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，帶寬探測的方法通常可能僅揭示瓶頸鏈路的帶寬，并且然后甚至僅對網絡中可用的現有路徑進行揭示。當前探測方法僅能夠探測在探測節點和一些其它可到達的節點之間的網絡路徑上的節點和連接，這是因為不是所有的節點都位于如由在網絡中的流量流定義的現有探測途徑上。在任何情況下，不是所有的節點都可作為從其啟動主動探測的起點可用。例如，在家庭或國內網絡中，運營商可以在家庭網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絡與更廣泛的互聯網通信的網關設備，運營商可能不能得出關于網絡上的、帶來困難或以其他方式影響網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，其通常用于監控分組在到達某一目的地之前被轉發的次數。每次分組被路由器轉發，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，并且這確保了分組將不被永遠轉發，從而取消可能出現在網絡中的任何循環路由。在實踐中，將TTL值減少為零的路由器也發送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絡。基于TTL的方案不適用，因為典型的家庭網絡具有許多層2(例如以太網)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并且將不發送ICMP “TTL超過”的消息，所以TTL方案通常在家庭網絡中是無意義的。而且，互相關方法是沒有用的，因為家庭網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封裝探測網絡的方法，在源路由和IP封裝中探測分組用通常規定一系列的節點為網絡中的路由的預定義路由編碼，并且被發出到要被探測的網絡中。源路由和IP封裝兩者需要節點處的分組處理，其必須用針對源路由或IP封裝的相關功能預編程。發生在任何節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封裝的探測方法經受進一步不準確性，因為當IP數據分組在每個節點處展開以去掉用于傳遞到新外發的分組的報頭中的頂IP報頭時，整個IP分組的大小減小，并且這產生了不準確性，因為雖然網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]準確地探測網絡是一個問題。

【發明內容】

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