CN101022388A

CN101022388A - 用普通以太网技术构成自愈环的方法

Info

Publication number: CN101022388A
Application number: CNA2007100676368A
Authority: CN
Inventors: 毛德操
Original assignee: BEIJING INNOVATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING INNOVATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2007-08-22

Abstract

本发明涉及一种用普通以太网技术构成自愈环的方法，自愈环由若干以太网交换机按环形连接构成，指定其中之一为主站、其余为副站，每个站有两个成环网口；两个成环网口之一为“副端口”，正常运行时逻辑上关断、但是物理上开通副端口；发现某个成环网口上的物理连接断开时，物理关断该网口、并发出“断开告警”报文；主站收到“断开告警”报文后逻辑开通其副端口，并广播“启动更新”报文；发出“断开告警”报文的站收到“启动更新”报文后将已经物理关闭的网口改成逻辑关闭，并广播“更新拓扑”报文。本发明有益的效果，就是能以价格低廉的普通以太网芯片和器件构成可以连成自愈环的网络节点设备，以构成自愈环以太网。

Description

用普通以太网技术构成自愈环的方法

技术领域

本发明涉及数字通信领域中的自愈环技术，主要是一种用普通以太网技术构成自愈环的方法。

背景介绍

“自愈环”是一种组网的方式，网中的节点连接成一个环，当环中的一个节点、或者一条链路因故障而消失或断开时，其余的节点仍旧连接成网，只是网络的形态变了，并且网络中全部或部分流量的方向和路径也自动改变，以适应新的网络形态。所以，自愈环中单个节点或链路的故障不会使其它节点与网络断开连接，整个环形网络具有“容错”和“自愈”的能力。当断开的节点或链路恢复正常时，这种环形网络又可以自动恢复原先的环形连接，并使网络流量自动恢复适合环形网络的方向和路径。这样的环形网络就称为“自愈环”。显然，自愈环能大大提高通信网络的可靠性，所以“电信级”的通信网络一般要求在其“核心”、或“主干”部分采用自愈环。

自愈环技术一般用于基于电路转接的同步光纤(SDH)网中，环中的节点一般是ADM、即“Add DropMultiplexer”。ADM的角色就像一个火车站，其作用是将本地的流量注入环中、同时从环中卸下以本站为目标的流量。ADM是一种昂贵的设备。

自从包转接技术问世以来，已经取得了长足的发展，目前各种通信网络中的包转接流量(例如IP流量)实际上已经超过了电路转接的TDM流量，通信网络的主流技术已开始向包转接转移。特别是千兆以太网出现以后，就一直有人主张在骨干通信网络中采用千兆(以及万兆)以太网技术。但是，普通的以太网技术(802.3和802.1)并不支持自愈环连接，这成了一个重要的障碍，因为那样就达不到“电信级”的要求。

普通的以太网是不允许成环的，如果物理上成环，就要采用一种称为“生成树(Spanning Tree)”的算法，通过交换机之间控制包的交换计算出逻辑上不含回路(不成环)的最佳配置，并在某个节点上断开其逻辑上的连接。而在检测到物理拓扑发生变化时则需要重新计算生成树配置，并调整有关交换机的端口设置，例如恢复断开的逻辑连接，同时还要更新各台交换机中类似于路由表的地址转发表(ARL)。从原理上说，这也可以达到“自愈”的目的，但是生成树算法的收敛非常慢，达不到自愈环的“自愈”速度。另一方面，生成树算法的实现也相当复杂。实际上，生成树算法的设计考虑了所有可能的网络拓扑，而自愈环的拓扑却是很简单的。对于环形连接这种特例，生成树算法一方面是不必要地复杂化了，一方面却不能达到所需的自愈速度。

为解决包括自愈在内的问题，国际电信界已经发展起一种称为“弹性分组环(Resilient Packet Ring)”的技术，目前正处于IEEE的标准化(802.17)过程中。这种技术的重要特点之一便是支持自愈环连接。但是，这要求使用专用的芯片，而此类芯片目前还很贵。

相比之下，普通以太网交换机芯片的价格却很低廉。所以，如果能采用现有的普通以太网技术、芯片、设备来构成自愈环，就能够大大降低组网的成本。这样的自愈环在性能上比弹性分组环和SDH要略低一些，但是已经可以满足一般、甚至“电信级”的使用要求，而无论是构置安装成本和维护使用成本却不可同日而语，因而有很高的性能价格比。显然，这样的方法有着很高的经济价值。

发明内容

本发明的目的就是要克服普通以太网技术的不足，提供一种用普通以太网技术构成自愈环的方法，目的是以低廉的代价提高包转接通信网络的可靠性。

本发明的内容基于下述基本事实：普通以太网交换机芯片一般都接受CPU的控制，CPU可以从芯片收集其各个“端口”(即“网口”，下面对这两个名词不加区分)的状态信息以实现对端口的监视，也可以设置其各个端口以实施对端口的控制。在采用光纤的交换机中，交换机芯片的每个网口上还配备了光电转换模块。光电转换模块同样也接受CPU的监视和控制。是否配备光电转换模块，对于具体网口的监视和控制是通过交换机芯片实现、还是通过光电转换模块实现、还是通过二者共同实现，均属于实现细节，并不影响本发明的实质。

就本发明所述的方法而言，对于网口的监视着重于检测链路的通断，可以通过检测端口上是否有载波或光波而实现。链路上没有载波或光波也有可能是因为对方节点断电或物理关闭其所在端口所引起，但是效果上等同于链路断开。在一般的情况下，一条链路的断开会使其两端的交换机端口都失去载波。但是要注意：链路是双向的，在一个方向上失去载波并不说明另一个方向也一定失去载波。所以，CPU检测到的链路通断只是其接收方向的通断，而链路的损坏有可能只被其中的一端所检测到。

而对于端口的控制，则着重于下述两种对于开通/关断的控制：

●物理的开通/关断。物理上开通一个网口，就开始在网口上发送以太网载波或光波、为以太网包(Frame)的发送提供了条件，并开启检测网口上是否有来自对方的载波，以及从该网口上接收以太网包的功能。而物理上关闭一个网口，则停止了载波或光波的发送，并关闭了从该网口上接收以太网包的功能，而且连检测其物理状态的功能也可能丢失。一般，物理上的关闭可以通过使芯片内部的网口断电而实现。

●逻辑的开通/关断。在物理开通的条件下，还可以允许/禁止在网口上接收/发送以太网包。逻辑开通表示允许，而逻辑关闭表示禁止。逻辑关闭的网口并不影响CPU对其物理状态的监视。

此外，CPU还可以向交换机芯片查询其转发表，看某个地址的节点在交换机的哪一个网口的方向上。

普通以太网交换机芯片都支持这两种开通/关断，光电转换模块都支持物理的开通/关断。CPU可以通过这些芯片中的有关寄存器实施控制。

在此基础上，针对普通以太网的特点和自愈环的要求，本发明所提供的方法如下。

自愈环网络中的各个节点设备本质上是可网管二层交换机，以普通的可网管以太网交换机芯片为核心、带有用于控制、配置、和管理的微处理器(CPU)。除对交换机芯片、光电转换模块的监视和控制外，CPU也可以通过交换机芯片发送和接收以太网包。以太网交换机芯片所提供网口(至少3口)中的两个用于成环(一左、一右)，称为“成环网口”。其余网口用于向环中注入流量(以太网包)和卸载流量。成环网口工作于双向全双工模式。将若干台这样的网络节点设备通过光纤或电缆联接成环时，指定其中一台为“主站”、其余为“副站”。为防止广播包在环中无限循环，正常运行时主站的两个成环网口之一是逻辑关闭(Disable)的、称为“副端口”。这样，虽然物理上是环形连接，逻辑上却是链形连接。由于二层交换由交换机芯片硬件实现，由此而引起的下游流量延迟可以忽略不计(大约每站数百微秒或更少)。

环中每个站的CPU都密切监视(通过轮询或中断)两个成环网口的物理状态。其中主站的成环网口之一虽然逻辑上已经断开，但仍须监视其物理连接。一旦发现有成环网口断开了物理连接(失去外米的载波或光波)，就先从物理上断开这个网口(尽管物理上本来就已经断开)、使其停止发送载波或光波，并广播一个用于告警的以太网控制包(也称“报文(Message)”，下同)，称为“断开告警”。收到“断开告警”以后，主站节点打开(Enable)原先逻辑关闭的副端口，并广播一个“启动更新”报文。除主站节点本身和已经因故障而消失(如断电)的节点以外，环中所有的节点、以及与环中节点处于同一广播域的其它节点都会接收到这个广播报文。

收到“启动更新”以后，原来发出告警的节点将已经物理关闭的成环网口改成逻辑关闭，即先逻辑关闭、再物理开通这个网口，然后广播一个“更新拓扑”报文作为响应。而其余所有节点则只是广播一个“更新拓扑”报文。

这就完成了对于故障的反应，此时网中除断点以外的所有节点仍能互相通信。这是因为：

1、检测到物理链路断开的站物理关闭该端口，就保证了对端也检测到载波消失，从而保证了该链路两端的站都检测到物理链路的断开。

2、在这链路两端的站中，至少有一个站发出的“断开告警”报文能被主站收到。

3、主站节点打开副端口以后，物理上断开的环形拓扑就变成了链形拓扑，自愈环中除已消失节点以外的所有节点都在这个链中。

4、于是主站发出的广播报文能到达整个广播域中的所有节点。

5、发出告警的节点将物理关闭的成环网口改成逻辑关闭，就可以继续监视其物理状态。改变的过程是先逻辑关闭、再物理开通，这就保证了不会形成任何以太网包的环路。

6、整个广播域中的每个节点所发出的广播报文将穿越所有的交换机节点，而这些交换机节点的“自学习”机制将更新这些节点在其转发表中的端口号，使转发表反映新的拓扑。这个过程

可以称为“应变自学习”的过程，延续的时间一般只需要几个毫秒至几十个毫秒。

应变自学习的过程大约在几毫秒至几十毫秒。一般而言整个传输网的广播域中节点的数量不太会超过几千个，这是因为自愈环中的交换机节点数量一般不超过20个(SDH环中ADM的数量不能超过16个)，而每一台交换机下面同一广播域中(经过路由器、网关等三层交换设备以后就不在同一广播域了)的节点(板卡或设备)数量一般不会超过200。这样，20×200就是四千。四千个节点，就是四千个广播包。每个广播包的大小可以控制在六、七十个字节，在百兆以太网上的发送时间小于0.01毫秒，四千个广播包排在一起就是40毫秒(在千兆网上则更小)。至于开头的两个广播包所占时间则几乎可以忽略不计。这样，就可以达到自愈环50毫秒的要求。

要求网中的所有节点都广播“更新拓扑”报文并不是一个问题，因为这些节点实际上都是自愈环中各站设备里面的业务板卡，而不是用户网络中的节点。用户网络要通过三层交换板卡才能接入到自愈环中，那已经不在同一个广播域中了。

显然，这里充分利用了以太网交换机芯片的“自学习”功能。这是以太网技术所固有的，任何太网交换机芯片都有这样的自学习功能。

当消失的节点或链路恢复正常、回到网络中时，其左、右方向的两个相邻节点都会检测到链路的恢复，不过它们的相应网口还处于逻辑关断状态。两个检测到链路恢复的节点都广播(或向主站单播发出)一个请求恢复常态、即开通该网口的“请求恢复”报文。

接收到“请求恢复”报文时，主站的操作及其与其它节点的互动如下：

●接收到第一个请求时不作反应，但是记下其来源、即发出这个请求的节点的以太网地址。

●接收到第二个请求时，同样记下其来源。

●然后通过交换机芯片查询这两个地址中哪一个是来自副端口。

●给副端口方向上发出请求的节点发送一个“允许恢复”报文，使这个节点逻辑开通关闭着的成环网口。开通以后，该节点向主站发出一个“恢复完成”报文。

●接收到这个“恢复完成”报文以后，主站逻辑关闭其副端口，然后向另一个发出请求的节点发送一个“允许恢复”报文，使这个节点也逻辑开通其关闭着的成环网口。开通以后，这个节点也向主站发出一个“恢复完成”报文。

●主站接收到第二个“恢复完成”报文的时侯，自愈环的拓扑已经恢复，于是主站广播“启动更新”报文。

●除主站以外的所有节点都广播一个“更新拓扑”报文

●这就完成了对于故障恢复的反应。

如果发出“请求恢复”的副站节点在一定时间(例如10毫秒)内未能得到主站的答复，则再次发出请求。要是接连三次请求都得不到答复，就可以认定主站已经从环中消失，此时该副站应自动打开其逻辑关闭着的成环网口，并代替主站广播“启动更新”报文。这是因为，既然主站已经消失，打开刚恢复的成环网口也就不会造成广播包的无限循环。

同样，如果发出“断开告警”的副站节点在一定时间内未能得到主站的答复，就再次发出请求。要是接连三次请求都得不到答复，就可以认定主站已经从环中消失，此时该副站应自行把物理关断的成环网口改成逻辑关断，以便继续监视其物理状态。

此外，为防止报警包和恢复请求包丢失而造成的不作为，正常运行中的主站可以周期地广播询问，促使自愈环中的各个副站检查其成环网口的物理状态，若有问题就再次发出告警。

上述过程中发送的报文，除“启动更新”和“更新拓扑”必须广播以外，其它都可以是单播(只要所有副站都知道主站的地址)，而过程中所述的单播则也可以是广播。这些细节上的变动并不影响本发明的实质。

这样，在本发明所述方法中使用的以太网控制包、即报文有下列6种：

1.“断开告警”。副站在检测到成环网口上的链路物理断开时发出的告警，用于启动应变。

2.“启动更新”。向网内全体节点广播，要求他们各自广播“更新拓扑”。

3.“更新拓扑”。由网内所有节点广播、旨在更新各交换机中转发表的以太网包。可以借用ARP广播包，采用一个不存在的IP地址为目标即可。

4.“请求恢复”。副站在检测到成环网口从物理断开状态恢复时发出的要求逻辑开通该网口的请求。

5.“允许恢复”。由主站发出、表示允许某个特定节点逻辑开通其成环网口的批复。

6.“恢复完成”。由请求逻辑开通成环网口并得到允许的节点发出，表示操作已经完成。

此外，也可以再增加一个由主站在正常运行条件下周期性广播的“督促检查”报文，促使各副站检查其成环网口的物理状态。

对于这些以太网包的格式本发明不作规定，实现者可以自行确定。只要主站、副站一致，并不与现有规程冲突即可。将来的标准化是另一个问题，不在本发明的范畴之内。

上面讲的都是二层的以太网包，但是实现中也可以使用三层的IP包(Packet)。

除副站以外，主站也有可能在其两个成环网口上检测到链路的物理断开。由于本身就是主站，当然就不需要向主站发送有关的控制报文，而可以按前述流程直接采取相应措施。或者，仍可以创建出相应的报文，而模拟互相发送的过程。也就是说，报文一经创建就认为已经接收。

还需要解释一下，如果主站因故障而消失会怎样？如果主站消失，所有副站仍维持链形联接；并且仍会有副站发出告警广播包。实际上此时流量的方向不需要改变，所以并无更新转发表的必要，但是更新也没有坏处。当主站回到环中的时候，由于主站在初始化时直接进入正常运行状态，两个成环网口中的副端口是逻辑关断的。由于主站的两个相邻副站都已逻辑关断其通往主站的网口，它们发出的“恢复请求”都得不到响应，于是便自行开通，这就恢复了自愈网的原始拓扑。

本发明所述方法可以用来设计/制造支持自愈环连接的以太网交换机，这样的交换机由下列主要成分构成：

●普通以太网交换机芯片；

●微处理器(CPU)芯片，用于在软件控制下对交换机芯片实施控制和管理；

●用来存储软件的闪存芯片，软件中实现了权利要求1所述的方法和流程；

●供软件运行所用的RAM芯片。

这些芯片按业界所熟知的普通以太网交换机的电路连接，运行时CPU在软件控制下对交换机芯片实施控制和管理，交换机本身拥有一个以太网地址。但是，除常规的以太网交换机软件成分外，软件中还需要实现本发明所述的方法和流程。

此外，还可以根据本发明所述的方法和流程改进/升级现有普通以太网交换机的软件。把这样的软件装入现有普通以太网交换机中，就可使其支持自愈环连接。

本发明有益的效果，就是能以价格低廉的普通以太网芯片利器件构成可以连成自愈环的网络节点设备，以构成自愈环以太网。

附图说明

附图1是本发明中用来说明自愈网拓扑的示意图：

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

如附图1所示：

1.环中有五个节点，每一个节点相当于一台以太网交换机。

2.节点之间的连线表示双向全双工的以太网连接，可以是光纤、也可以是电缆。

3.其中的1号节点为主站节点，2、3、4、5号节点为副站节点。

4.4号节点下面的4.1、4.2、4.3、直至4.9，为4号交换机下面的叶节点、即末端节点，实际上4号节点和它下面的每个节点都是同一台设备中的电路板卡，合在一起构成一台设备。

5.1、2、3、5号节点的情况与4号相同，但是图中并未画出。所以，环中一共有5台设备。

6.主站节点、即1号节点上的x表示这条链路物理上相连，但是逻辑上被关断(既不发送、也不按收)，所以5个节点实际上成为一条链。

7.环中的5个节点，连同各台交换机下面的叶节点(如4.1、4.2等等)，都处在同一个广播域中。但是，如果其中的一个叶节点(假定为4.2)是一台路由器，而路由器下面是本地的局域网，那么本地局域网中的节点就不在同一个广播域中。任何一个节点发出的广播包会被同一广播域中的所有节点接收到。

下面分三种情景说明故障发生和恢复时的应变。

第一种情景：

假定3号节点与4号节点之间的链路断了，并且是两个方向都断了。于是：

●3号节点与4号节点都检测到链路断开，便各自物理关闭相应的网口，并广播“断开告警”报文。此时4号节点和5号节点已经成为一个孤岛，但是3号节点仍与主站连通。

●由于3号节点仍与主站连通，由其广播的报文被主站收到，因此主站打开其逻辑上关闭的副网口，就是图中有X记号的网口。这就使由4号节点和5号节点构成的孤岛恢复了与主站的连通。但是，由于3号节点与4号节点都断开了它们之间的网口，所以不会形成环路。

● 然后，主站广播“启动更新”报文。

●3号节点与4号节点各自将断开的网口从物理关断改成逻辑关断，开始监视链路的恢复。

●所有节点都发出一个“更新拓扑”广播包，使包括1号节点到5号节点在内的所有交换机更新其转发表。

●应变完成

当3号节点与4号节点之间的链路恢复时：

●3号节点和4号节点都检测到网口状态的恢复，都发出请求恢复成环的“请求恢复”报文。

●假定主站先收到来自4号节点的请求，由于这是第一个请求，便先记下其来源、而不采取行动。

●然后主站又收到来自3号节点的请求，由于这是第二个请求，便先记下其来源并采取行动：

●主站查询其交换机芯片中的转发表，看两个来源中的哪一个来自副端口方向(在这里是4号节点)，并向其发出“允许恢复”。

●4号节点得到允许以后逻辑开通3号节点方向的成环网口，并向主站发出“恢复完成”。

●主站逻辑关闭其副端口，就是图中有X记号的网口，然后向3号节点发出“允许恢复”。

●3号节点得到允许以后逻辑开通4号节点方向的成环网口，并向主站发出“恢复完成”。

●收到来自3号节点的“恢复完成”时原始的自愈环拓扑已经恢复，主站广播一个“启动更新”。

●所有节点都广播一个“更新拓扑”报文，使包括1号节点到5号节点在内的所有交换机更新其转发表。

●应变完成。

第二种情景：

假定3号节点断电。

此时2号节点与4号节点都会检测到链路断开。对于2号节点与4号节点，3号节点就好像是它们之间链路上的一段。所以与第一种情景相同。当3号节点再次加电时，由于其初始状态是物理上和逻辑上都打开两个成环网口，所以也跟第一种情景中的链路恢复相同。

第三种情景：

假定还是3号节点与4号节点之间的链路断了，但只是其中的一个方向断了，所以4号节点检测到链路断开、而3号节点并未检测到。于是：

4号节点物理关闭该网口，并广播“断开告警”报文。由于此时4号节点和5号节点已成孤岛，由4号节点发出的广播包不能被主站接收到。

可是，由于4号节点物理关闭该网口，3号节点也检测到了网口断开(失去载波)。于是3号节点也物理上关闭该网口，并广播“断开告警”报文。这个广播包能被主站收到。

此后就又与第一种情景一样了。

本发明所述方法适用于所有可网管以太网交换机芯片，下面以美国BroadComm公司生产的BCM5338芯片为例说明本发明的实施。

BCM5338是一款8口百兆以太网交换机芯片，这款芯片支持前述对网口进行监视、控制的功能，也支持对转发表的查询。例如，网口的物理状态可以从“链路状态寄存器”获取(见芯片说明书Page92)，物理关断/打开一个端口可以通过“断电控制寄存器”完成(见芯片说明书Page88)，逻辑关断/打开一个端口可以通过“端口控制寄存器”完成(见芯片说明书Page84)，而查询转发表可以通过“MAC地址索引寄存器”、“ARL表项寄存器”等等寄存器完成(见芯片说明书Page114-122)。

交换机板卡的电路设计不在本发明地范畴之内，但是芯片厂家常常会提供参考电路图，并已为业界所熟知。

实现前述过程和方法的软件算法和流程则以伪代码形式描述如下，这是与具体芯片无关的：

检测网口物理状态()

{

for(成环网口1和2)

{

从交换机芯片读取其物理状态，并与上一次的状态比较；

if(状态发生变化)

{

if(原来连通而现在断开)

{

if(本节点是副站)

{

物理关闭该网口；

发送断开告警报文；

设置断开告警超时定时器；

}

else if(本节点是主站)

{

以此报文为参数调用下述的“主站接收到自愈环控制报文”；

}

else /*原来断开、现在连通*/

{

if(本节点是副站)

{

发送请求恢复报文；

设置请求恢复超时定时器；

}

else if(本节点是主站)

{

}

}/*end if(状态发生变化)*/

} /*end for*/

}

副站接收到自愈环控制报文()

{

if(允许恢复)

{

取消请求恢复超时定时器；

if(成环网口已逻辑关断)

{

逻辑开通该网口；

}

发出恢复完成报文；

}

else if(启动更新)

{

取消所有超时定时器；

if(成环网口已物理关断)

{

逻辑关断该网口；

物理开通该网口；

}

广播更新拓扑报文；

}

else

不作反应；

}

此外，所有节点在接收到“启动更新”报文时都要广播“更新拓扑”报文。

主站接收到自愈环控制报文(参数：报文)

{

if(断开告警)

{

if(报文来自主站本身)

{

if(物理关断的是主端口)

{

逻辑开通副端口；

}

广播启动更新报文；

将物理关断的网口改成逻辑关断；

}

else /*报文来自某个副站*/

{

逻辑开通副端口；

广播启动更新报文；

}

else if(请求恢复)

{

if(副端口已逻辑关断)

{

发出允许恢复报文；

}

else /*副端口未逻辑关断*/

{

if(第一个请求恢复)

{

保存该请求报文；

}

else /*第二个请求恢复*/

{

获取两个报文的源地址；

if(其中之一来自主站本身)

{

对于另一个请求恢复报文，发回允许恢复报文；

设置允许恢复超时定时器；

}

else

{

查询交换机芯片的转发表；

对于来自副端口的请求恢复报文，发回允许恢复报文；

设置允许恢复超时定时器；

}

else if(恢复完成)

{

取消允许恢复超时定时器；

if(另一个请求恢复报文来自主站本身)

{

if(主端口已被逻辑关断)

{

逻辑关断副端口；

逻辑开通主端口；

} /*如果已被逻辑关断的是副端口，则无需改变*/

}

else

{

if(来自副端口) /*第一个恢复完成*/

{

逻辑关闭副端口；

对于来自主端口的请求恢复报文，发回允许恢复报文；

设置允许恢复超时定时器；

}

else /*第二个恢复完成，来自主端口*/

{

广播启动更新报文；

}

else if(启动更新)

{

广播更新拓扑报文；

}

else

不作反应；

}

定时器超时(参数：定时器)

{

if(断开告警超时)

{

重发断开告警报文；

设置断开告警超时定时器；

}

else if(请求恢复超时)

{

if(第三次超时)

{

取消请求恢复超时定时器；

逻辑开通该网口；

发出恢复完成报文；

}

else

{

重发请求恢复报文；

设置请求恢复超时定时器；

}

else if(允许恢复超时)

{

重发允许恢复报文；

设置允许恢复超时定时器；

}

else

不作反应；

}

需要特别指出的是：作为一种具体的实现，这里的一些细节开不是唯一的，而可以有所变化，但是细节的不同并不影响本发明的实质。

如前所述，本发明所述方法可以用来设计/制造支持自愈环连接的以太网交换机，也可以根据本发明所述的方法和流程改进/升级现有普通以太网交换机的软件。把这样的软件装入现有普通以太网交换机中，就可使其支持自愈环连接。

Claims

1、一种用普通以太网技术构成自愈环的方法，其特征是：

1.1)自愈环由若干以太网交换机按环形连接构成，指定其中之一为主站、其余为副站，每个站有两个成环网口，成环网口工作于双向全双工模式；

1.2)指定主站的两个成环网口之一为“副端口”，正常运行时逻辑上关断、但是物理上开通副端口，使物理上的环形连接变成逻辑上的链形连接；

1.3)每个站都监视其两个成环网口的物理状态，发现某个成环网口上的物理连接断开时，物理关断该网口、并发出“断开告警”报文；

1.4)主站收到“断开告警”报文后逻辑开通其副端口，并广播“启动更新”报文；

1.5)发出“断开告警”报文的站收到“启动更新”报文后将已经物理关闭的网口改成逻辑关闭，并广播“更新拓扑”报文，并继续监视该网口的物理状态；

1.6)网中所有其它节点在收到“启动更新”报文后都广播“更新拓扑”报文。

2、根据权利要求1所述的用普通以太网技术构成自愈环的方法，其特征是：

2.1)故障恢复时，检测到链路恢复的两个站均向主站发出“请求恢复”报文；

2.2)接收到两个“请求恢复”报文后，主站先为来自副端口方向的请求发出“允许恢复”报文；

2.3)接收到这个“允许恢复”报文的站逻辑开通已被逻辑关闭的网口，并向主站发山“恢复完成”报文；

2.4)收到这个“恢复完成”报文以后，主站逻辑关闭其副端口，并为来自另一个方向的请求发出“允许恢复”报文；

2.5)接收到这个“允许恢复”报文的另一个站逻辑开通被逻辑关闭的网口，并向主站发出“恢复完成”报文；

2.6)收到这个“恢复完成”报文以后，主站广播“启动更新”报文；

2.7)网中所有的节点在收到“启动更新”报文后都广播“更新拓扑”报文。

3、一种实现如权利要求1所述的以太网交换机，其特征在于：该交换机主要包括：普通以太网交换机芯片；微处理器芯片，用于软件控制下对交换机芯片实施控制和管理；闪存芯片，用于存储实现了权利要求1所述的方法和流程的软件；RAM芯片，用于软件运行；交换机本身拥有一个以太网地址，上述这些芯片按普通以太网交换机的电路连接。