CN101119245A - 利用oam协议进行链路监控的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用OAM协议进行链路监控的方法及装置。其中，所述方法包括：在以太网设备预设的对端MAC地址表中，记录处于其所需监控链路对端的以太网设备MAC地址；对于所述对端MAC地址表中每一已记录MAC地址，检查在预设时间内是否收到源地址与其匹配的OAM报文；如果没有收到，则识别该以太网设备到该已记录MAC地址之间的链路故障。所述装置装设在处于所需监控链路一端的以太网设备中，包括OAM报文发送/接收单元、对端MAC地址表单元、MAC地址匹配单元以及链路故障识别单元。通过本发明公开的方法及装置，扩展了OAM协议的应用范围，使其适用于以太网广播域；且简单易行，无需改变现有的OAM协议运行机制。

Description

利用OAM协议进行链路监控的方法及装置

技术领域

本发明涉及以太网通信领域，尤其涉及一种利用OAM协议进行链路监控的方法及装置。

背景技术

IEEE 802.3作为目前应用最广泛的媒体访问技术标准，是由国际电子与电气工程师协会对以太网物理层制定的规范，该标准全称为带冲突检测的载波检测多路访问(CSMA/CD)的访问方法和物理层规范(Carrier SenseMultiple Access with Collision Detection(CSMA/CD)Access Method andPhysical Layer Specifications)。在该标准的第57章(《IEEE Std802.3-2005》第57章)，定义了用于以太网操作(Operation)、管理(Administration)与维护(Maintenance)的方案，通常称为OAM协议；其中，对于OAM工作过程的规定可以参见标准IEEE Std 802.3-2005的第57.2.9.1节、第57.3.1.5节以及图57-5。

OAM功能包括远端环回、远端错误指示和链路监控等，用于监控网络的正常运行和定位网络故障，具体过程如下：建立OAM连接的两个设备每秒钟分别发送一个OAM报文来维持连接状态，如果5秒钟之内未收到对端的OAM报文，则认为连接断开，从而实现监控和定位功能。

但是，上述OAM监控功能仅适用于设备之间的连接链路不存在其它分支的情况，即OAM协议适用且仅适用于在两个端口之间建立连接的情况，而当很多设备通过HUB(集线器)连接形成一个广播域时，OAM协议就不能发挥作用。下面通过两个具体的例子来描述现有技术中OAM功能的局限性：

(1)参见图1A及图1B，为现有技术中OAM工作的组网示意图。

其中，图1 A中以太网设备1和以太网设备2端口上分别配置OAM，且每秒钟发送一个OAM报文来维持连接状态；当以太网链路中断时，OAM报文也中断，如果5秒钟之内未收到对端的OAM报文，则认为连接断开，实现OAM的链路监控功能；需要指出，由于图1A的连接结构简单，即使没有采用OAM协议，而是采用对物理链路通断的直接检测，也能够识别出来，因此不是OAM的最典型应用。

图1B体现了OAM的最典型应用。由于在图1B中，两台设备由一个HUB连接，因此，如果以太网设备1与HUB之间的连接断开，以太网设备2与HUB之间的连接完好，则采用物理链路通断的直接检测机制无法发现以太网设备1与以太网设备2之间的连接已经中断。而如果以太网设备1和以太网设备2端口上分别配置了OAM，即以太网设备1和以太网设备2通过HUB建立了唯一的OAM连接，则以太网设备2上的OAM模块可以在5秒之后，由于没有收到对端的OAM报文而识别出与以太网设备1的连接中断。

可以看出，在以太网设备1和以太网设备2之间的链路无分支的情况下，即仅在两个端口之间建立连接时，OAM能够充分发挥设备之间的链路监控的功能。

(2)现有技术中，OAM协议不适用于广播域。

所谓广播域，是指以太网设备连接在一个装置上，该装置不对报文进行区分，而是将任何端口收到的任何报文进行复制，并通过所有端口发送出去；亦即，广播域中所有的以太网设备都会收到相同的报文。

该装置的代表是集线器(HUB)，当很多以太网设备连在一个HUB上时，由于该HUB的功能是将一个端口上接收到的报文复制到其他所有的端口，因此，这种结构构成了一个物理层广播域。

该装置也可为具有透传功能的网络，这种结构仅对OAM报文构成了广播域。

所谓透传功能，是指传送网络不管传输的业务如何，只负责将需要传送的业务传送到目的节点。当很多以太网设备连在一个具有透传特性的传送网络时，如果一以太网设备发出的地址是固定的OAM报文，由于OAM报文的目的地址是固定的(01-80-c2-00-00-02)，并没有指明对端是谁，因此在透传网络被配置为对报文进行转发的情况下，需要进行该报文的复制并广播给所有连接该网络的以太网设备。可以看出，这同样构成了一个广播域，且这类广播域是基于OAM自身特点导致OAM报文被复制广播而形成的。

对于OAM而言，广播域可以划分为物理层广播域和非物理层广播域；对于通过上述HUB连接形成的广播域，可以称为物理层广播域；对于通过上述透传网络形成的广播域，则为非物理层广播域。无论对于哪一种广播域而言，现有技术中OAM协议都难于适用，下面通过一个简单物理层广播域为例加以描述，该物理层广播域为3台配置有OAM协议的以太网设备连接到一个HUB所构成，如图2所示：

由于以太网设备发出的OAM报文会被HUB复制，因此当其中一个以太网设备发出报文时，另外两个以太网设备都会接收到该报文；又由于OAM协议报文的目的地址是固定的(01-80-c2-00-00-02)，并没有指明对端是谁，因此，以太网设备1、2和3均不清楚其远端到底是哪一端。举例来说，当以太网设备1与HUB的连接断开时，由于以太网设备2和3仍然能够相互收到对方发送的OAM报文，因此，以太网设备2无法发现其与以太网设备1的链路故障，以太网设备3也无法发现其与以太网设备1的链路故障。其中，所谓链路，是指以太网设备之间的连接关系。

显然，在广播域的情况下，即使以太网设备启动了OAM协议，也无法实现网络连接关系的监控。

综上所述，在现有技术中OAM协议仅能监控两点之间的连接，不能在广播域上应用；亦即，对于以太网的广播域，在现有技术中没有通过OAM协议进行有效链路监控的技术方案。

发明内容

本发明旨在提供一种利用OAM协议进行链路监控的技术方案，以达到扩展OAM协议对链路的监控能力的目的，使其得以适用于以太网广播域，特别是以太网物理层广播域。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种利用OAM协议进行链路监控的方法，其中，处于任一所需监控链路两端的以太网设备均配置OAM协议且定时广播OAM报文；包括以下步骤：

S1、在以太网设备预设的对端MAC地址表中，记录处于其所需监控链路对端的以太网设备MAC地址；

S2、对于所述对端MAC地址表中每一已记录MAC地址，检查在预设时间内是否收到源地址与其匹配的OAM报文；

S3、如果没有收到，则识别所述以太网设备到所述已记录MAC地址之间的链路故障，如果收到，则识别所述以太网设备到所述已记录MAC地址之间的链路正常。

本发明的实施例还提供了一种利用OAM协议进行链路监控的装置，包括OAM报文发送/接收单元，还包括：对端MAC地址表单元，用于保存预设的对端MAC地址表，所述对端MAC地址表用于记录处于所需监控链路对端的以太网设备MAC地址；MAC地址匹配单元，用于从所述对端MAC地址表单元获取已记录的MAC地址，并将从所述OAM报文发送/接收单元接收到的OAM报文源地址与所述对端MAC地址表进行匹配；链路故障识别单元，分别与所述对端MAC地址表单元和所述MAC地址匹配单元连接，用于对于每一已记录MAC地址，根据在预设时间内收到/未收到源地址与其匹配的OAM报文，识别与所述已记录MAC地址之间的链路连接正常/故障。

由上述技术方案可知，本发明通过记录对端的MAC地址，采用根据已记录地址进行OAM监控的方式，具有以下有益效果：

1、扩展了OAM协议的应用范围，使其适用于以太网物理层广播域；

2、简单易行，无需改变现有的OAM协议运行机制。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有技术中OAM工作的组网示意图；

图2为现有技术中一物理层广播域组网示意图；

图3为本发明所提供的利用OAM协议进行链路监控的方法一实施例的流程图；

图4为图3所示方法中一组网配置示意图；

图5为本发明所提供的利用OAM协议进行链路监控的装置一实施例的框图；

图6为本发明所提供的利用OAM协议进行链路监控的装置另一实施例的框图。

具体实施方式

本发明通过对现有技术加以改进，在不改变现有标准的基础上，提供了一种利用OAM协议进行链路监控的技术方案。

首先需要指出，由于本发明在于探讨利用OAM协议进行链路监控的方法，且不对现有标准进行修改，因此下面所提到的以太网设备均为配置了OAM协议并按照标准《IEEE Std 802.3-2005》工作的以太网设备。

这种设备定时向外发送OAM报文，该OAM报文的格式如表1所示：

6字节         目的地址(＝01-80-c2-00-00-02)
	6字节         源地址
2字节         类型
	1字节         子类型(＝3)
2字节         标志位
	1字节         OAM报文类型
若干字节      数据
	4字节         FCS尾部校验码

表1

其中，目的地址固定为01-80-c2-00-00-02；源地址为发送OAM报文的以太网设备的MAC地址；类型占用两个字节，为88-09；子类型为3时，代表OAM报文。

可以看出，OAM报文中会携带发送OAM报文的以太网设备MAC地址，本发明利用这一点，通过识别发送OAM报文的以太网设备MAC地址，实现了对OAM报文的区分监控，因此提供了能够扩展OAM协议应用范围的技术方案。

具体来说，根据OAM协议标准，进行OAM链路监控的以太网设备需要每秒钟发送一个OAM报文，对端以太网设备在预设时间，比如5s之内，应当收到该以太网设备发送的OAM报文，否则就可以识别与该以太网设备之间的连接断开。类似的，在广播域中，一以太网设备同样定时(比如1s)发送一个OAM报文；则该报文经过广播域的复制被广播出去，被其他以太网设备接收。如果其他以太网设备与该以太网设备之间存在连接关系的监控，则在预设时间，比如5s之内，应当收到该以太网设备发送的OAM报文，否则同样可以识别与该以太网设备之间的连接断开。其区别在于，现有技术中OAM协议仅对两点之间的连接情况进行监控，无须对OAM报文的发送方进行区分，只要收到报文，就表明到对端的链路正常，因此，单纯的统计接收OAM报文的频率即可满足进行OAM监控的要求；而在广播域中，则要求将OAM报文的发送方区分开来，否则必然导致OAM监控的失效。

为了达到这一目的，在本发明中，通过对需要监控链路两端的以太网设备上分别记录对端的MAC地址，并针对该MAC地址进行OAM检测，从而克服在广播域应用OAM协议时，由于OAM报文的状态混乱所导致的无法识别情况。下面结合具体的实施例加以描述。

参见图3，为本发明所提供的利用OAM协议进行链路监控的方法一实施例的流程图，包括以下步骤：

S1、在以太网设备预设的对端MAC地址表中，记录处于其所需监控链路对端的以太网设备MAC地址；

本领域普通技术人员可以理解，所需监控链路可以为一条或者多条，相应的，需要记录的对端以太网设备的MAC地址就为一个或者多个。

如图4所示，为一广播域组网示意图：以太网设备1、2和3通过HUB连接在一起，当其中一个以太网设备发出报文时，另外两个以太网设备都能接收到；如果需要对这三个以太网设备两两之间的连接关系进行监控，就需要在每一个以太网设备上记录另外两个以太网设备的MAC地址。这相当于将广播域划分为了若干实例，每个实例是一对设备，该设备分别配置并启动OAM。

当然，可以根据实际需要配置该监控实例，例如，在图4中，如果仅需要监控与以太网设备1之间的连接，那么可以只配置实例1和实例2，而不用配置实例3，即在以太网设备1记录以太网设备2和3的MAC地址，在以太网设备2和以太网设备3上仅记录以太网设备1的MAC地址。

需要指出，本步骤S1中MAC地址的记录过程可以由网络管理员手动完成，也可以在实际对链路的监控过程中，自动记录完成，这两种方式将在随后的实施例中加以详细描述。

S2、对于所述对端MAC地址表中每一已记录MAC地址，以太网设备检查在预设时间(根据目前的OAM标准，该预设时间为5秒)内是否收到源地址与其匹配的OAM报文，是则执行步骤S4，否则执行步骤S3；

显然，在本步骤S2中，当以太网设备记录多个MAC地址时，要保持对全部MAC地址的分别监控。

具体的，对全部已记录MAC地址的分别监控可以由本领域普通技术人员根据公知技术实现，比如可以通过为每一个已记录MAC地址分别构建一个会话进行监控；再比如可以通过构建一个监控会话进行监控，比如，每收到一个MAC报文时，该监控会话就为对应的已记录MAC地址进行一次标记；当该监控会话监控到距某一个已记录MAC地址上一次标记的时间已经超出了预设时间，则执行步骤S3。但是需要指出，对已记录MAC地址的监控是基于对接收到的OAM报文源地址的分析进行的：当以太网设备收到一个OAM报文以后，首先提取该OAM报文的源MAC地址，即获取发送该OAM报文的以太网设备的MAC地址；然后，将该MAC地址与已记录的所有MAC地址加以比对，从而获得相应的匹配信息；以太网设备根据每一次的匹配信息，进行对已记录MAC地址的分别监控。

可以看出，在本步骤S2中，进行了OAM监控的区分：不再是简单的统计接收OAM报文的频率，而是要根据每一个已记录的MAC地址，针对性的统计收到特定OAM报文的频率。以图4为例，当以太网设备1收到OAM报文时，通过对端MAC地址表的匹配，就能够确定OAM报文的发出端，从而实现对本端与发出端连接状态的监控；比如，以太网设备1一直有收到源MAC地址与已记录的以太网设备2的MAC地址匹配的OAM报文，但在预定时间内没有收到源MAC地址与已记录的以太网设备3的MAC地址匹配的OAM报文，则对于以太网设备3的MAC地址，执行步骤S3。

S3、识别所述以太网设备到所述已记录MAC地址之间的链路故障；

显然，如果在预设时间5s内，存在某一个已记录MAC地址一直没有收到匹配OAM报文的情况，就表明了该以太网设备到该已记录MAC地址之间的连接故障。

S4、识别所述以太网设备到所述已记录MAC地址之间的链路正常；则对该已记录MAC地址进入下一个周期的监控，即重新执行步骤S2。

从上述步骤S1至S4可以看出，本发明实施例所提供的利用OAM协议进行链路监控的方法通过对OAM报文源地址的识别，能够在不改变现有OAM标准运行机制的前提下，将OAM协议应用到通过HUB连接的物理层广播域。

需要指出，上述实施例以通过HUB连接的物理层广播域为例进行了描述，但非局限。本发明所适用的广播域也可能是通过网络连接的广播域，该网络将OAM报文进行了复制广播。

同时，本发明实施例的描述是以一个以太网设备为例进行说明，本领域普通技术人员可以理解，处于监控链路两端的以太网设备执行同样的操作，当链路中断时，相对端均能感知到故障状况，从而完成OAM协议在广播域的监控功能，实现了OAM协议应用范围的扩展。

进一步的，本发明实施例所提供的利用OAM协议进行链路监控的方法中，记录所需监控链路对端以太网设备的MAC地址的步骤可以由管理员手动完成，也可以在实际的监控过程中自动完成，下面通过两个实施例分别加以描述。

手动记录MAC地址来实现图3所示方法可以通过以下步骤实现：

(1)对广播域进行实例划分，使每一所需监控链路两端的以太网设备作为一组；

(2)在每一以太网设备预设的对端MAC地址表中，，根据每一实例记录对端以太网设备的MAC地址；

(3)以太网设备接收到OAM报文后，检查所述OAM报文的源MAC地址是否与已记录MAC地址匹配，如果未匹配，则丢弃该OAM报文，不予处理；

(4)如果匹配，则对相应的已记录MAC地址进行标记；

(5)当检查出一已记录MAC地址在预设时间内未收到源地址与其匹配的OAM报文，则识别所述以太网设备到所述已记录MAC地址之间的链路故障。

相对于手动记录MAC地址，进行MAC地址的自动记录，即根据以太网设备所收到的第一个未知的源MAC地址来建立实例，将更加灵活，但也需要注意，这种自动记录的方式容易使本端以太网设备被攻击。具体方案如下：

(1)接收到OAM报文时，在所述对端MAC地址表中查询是否存在所述OAM报文的源地址，即检查所述OAM报文的源MAC地址是否与已记录MAC地址匹配，其中，所述对端MAC地址表初始化时为空；

(2)如果不存在，则将所述OAM报文的源地址添加到所述对端MAC地址表中，建立与该MAC地址的OAM连接；可以看出，该源地址自动成为已记录MAC地址，将受到以太网设备的监控；

(3)如果存在，则记录相应的已记录MAC地址接收OAM报文的情况；

(4)当检查出一已记录MAC地址在预设时间内未收到源地址与其匹配的OAM报文，则识别所述以太网设备到所述已记录MAC地址之间的链路故障。

在上述记录MAC地址的方案中，需要指出，所谓对端MAC地址表仅仅表示一种记录对端MAC地址的功能，不一定以列表的形式存在，可以通过列表、程序段或者其他记录方式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤：

S1、在以太网设备预设的对端MAC地址表中，记录处于其所需监控链路对端的以太网设备MAC地址；

S2、对于所述对端MAC地址表中每一已记录MAC地址，检查在预设时间内是否收到源地址与其匹配的OAM报文；

S3、如果没有收到，则识别所述以太网设备到所述已记录MAC地址之间的链路故障，如果收到，则识别所述以太网设备到所述已记录MAC地址之间的链路正常。

所述的存储介质包括：ROM/RAM、磁碟或者光盘等。

相应的，本发明的实施例还提供了利用OAM协议进行链路监控的装置，如图5所示。

在本实施例中，利用OAM协议进行链路监控的装置100包括：

OAM报文发送/接收单元101，用于定时(比如1s)发送一个OAM报文，并进行OAM报文的接收工作；

对端MAC地址表单元102，用于保存预设的对端MAC地址表，所述MAC地址表用于记录处于所需监控链路对端的以太网设备200MAC地址；

MAC地址匹配单元103，用于从所述对端MAC地址表单元102获取已记录的MAC地址，并将从所述OAM报文发送/接收单元101接收到的OAM报文源地址与对端MAC地址表进行匹配；

链路故障识别单元104，分别与所述对端MAC地址表单元102和所述MAC地址匹配单元103连接，用于根据MAC地址匹配单元103的匹配结果，对对端MAC地址表单元102中的全部已记录MAC地址进行监控：对于每一已记录MAC地址，如果在预设时间内收到源地址与其匹配的OAM报文，则识别本端与所述已记录MAC地址之间的链路连接正常；如果在预设时间内未收到源地址与其匹配的OAM报文，则识别本端与所述已记录MAC地址之间的链路连接故障。

可以看出，本发明所提供的利用OAM协议进行链路监控的装置100需要装设在处于所需监控链路两端的以太网设备中，协同实现OAM协议对链路的监控功能。该以太网设备可以应用到端对端连接的网络中，这种情况下，该装置100需要记录的MAC地址仅为对端MAC地址；也可以应用到通过HUB连接的物理层广播域或者通过网络连接的广播域中，这种情况下，装置100需要记录的MAC地址至少为一个，以分别针对已记录MAC地址进行监控。

特别需要指出的是，在对端MAC地址表单元102中进行MAC地址记录的工作可以手动完成，比如由管理员主动进行广播域划分，并通过特定的接口和指令完成对端MAC地址的记录；同时，在对端MAC地址表单元102中进行MAC地址记录的工作也可以自动完成，在MAC地址匹配单元103获得与已记录MAC地址不匹配的OAM报文时，将其源地址发送给对端MAC地址表单元102，实现自动记录。如图6所示，为本发明利用OAM协议进行链路监控的装置另一实施例的框图，存在从MAC地址匹配单元103指向对端MAC地址表单元102的连接关系，以进行MAC地址的自动记录。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种利用OAM协议进行链路监控的方法，其中，处于任一所需监控链路两端的以太网设备均配置OAM协议且定时广播OAM报文；其特征在于，包括以下步骤：

S1、在以太网设备预设的对端MAC地址表中，记录处于其所需监控链路对端的以太网设备MAC地址；

S2、对于所述对端MAC地址表中每一已记录MAC地址，检查在预设时间内是否收到源地址与其匹配的OAM报文；

S3、如果没有收到，则识别所述以太网设备到所述已记录MAC地址之间的链路故障，如果收到，则识别所述以太网设备到所述已记录MAC地址之间的链路正常。

2.根据权利要求1所述的利用OAM协议进行链路监控的方法，其特征在于，所需监控链路为物理层广播域链路。

3.根据权利要求1所述的利用OAM协议进行链路监控的方法，其特征在于，所述所需监控链路为一条或多条，其中每一条监控链路用于提供所述以太网设备到一对端以太网设备的连接。

4.根据权利要求1-3任一所述的利用OAM协议进行链路监控的方法，其特征在于，所述步骤S1为在以太网设备预设的对端MAC地址表中，手动记录处于所需监控链路对端以太网设备的MAC地址。

5.根据权利要求4所述的利用OAM协议进行链路监控的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

将接收到的OAM报文源地址与已记录MAC地址进行比对，如果所述源MAC地址未匹配，则丢弃所述OAM报文。

6.根据权利要求1-3任一所述的利用OAM协议进行链路监控的方法，其特征在于，所述步骤S1为在以太网设备预设的对端MAC地址表中，自动记录处于所需监控链路对端以太网设备的MAC地址，包括以下步骤：

接收到OAM报文时，在所述对端MAC地址表中查询是否存在所述OAM报文的源地址，其中，所述对端MAC地址表初始化时为空；

如果不存在，则将所述OAM报文的源地址添加到所述对端MAC地址表中。

7.一种利用OAM协议进行链路监控的装置，包括OAM报文发送/接收单元，其特征在于，还包括：

对端MAC地址表单元，用于保存预设的对端MAC地址表，所述对端MAC地址表用于记录处于所需监控链路对端的以太网设备MAC地址；

MAC地址匹配单元，用于从所述对端MAC地址表单元获取已记录的MAC地址，并将从所述OAM报文发送/接收单元接收到的OAM报文源地址与所述对端MAC地址表进行匹配；

链路故障识别单元，分别与所述对端MAC地址表单元和所述MAC地址匹配单元连接，用于对于每一已记录MAC地址，根据在预设时间内收到/未收到源地址与其匹配的OAM报文，识别与所述已记录MAC地址之间的链路连接正常/故障。

8.根据权利要求7所述的利用OAM协议进行链路监控的装置，其特征在于，所述装置装设于设置在广播域的以太网设备中。

9.根据权利要求7所述的利用OAM协议进行链路监控的装置，其特征在于，所述装置装设于设置在物理层广播域的以太网设备中。

10.根据权利要求7-9任一所述的利用OAM协议进行链路监控的装置，其特征在于，所述MAC地址匹配单元还用于将获取的与已记录MAC地址不匹配的OAM报文源地址发送给所述对端MAC地址表单元。

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