CN101035048A - 一种不受mac地址删除效率影响的环路快速切换的方法 - Google Patents

一种不受mac地址删除效率影响的环路快速切换的方法 Download PDF

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Abstract

一种不受MAC删除效率影响的环路快速切换的方法，包括：检测环路状态，如果环路变化，则禁止环上各端口学习MAC地址，并将其删除，为普通端口设置广播标志位；检测环上端口的MAC地址是否删除干净，如是则清除普通端口上的广播标志位，设置环上端口MAC地址学习位。当转发报文时，还包括：1.查找入端口和目的MAC地址，判断出端口是否是环上端口，若是则执行2，否则执行4；2.判断入端口是否设置了广播标志，若是则执行3，否则执行4；3.报文在虚拟局域网中广播，然后执行5；4.根据目的MAC地址直接转发；5.报文转发结束。本发明解决了环网保护中由于MAC删除效率低引起的环路切换比较慢的问题，丢包率极大地降低。

Description

一种不受MAC地址删除效率影响的环路快速切换的方法
技术领域
本发明涉及IP网络中的环网保护技术，特别涉及一种环路快速切换技术，尤其涉及一种不受MAC地址删除效率影响的环路快速切换的方法。
背景技术
在交换机等数据交换设备领域，环网保护(Ethernet Automatic ProtectionSwitching，EAPS)是一种避免链路形成环路的常用技术。在，RFC(Requestfor Comments)3619中详细地描述了EAPS技术的实现方法，在EAPS域中，选出一个设备作主设备，其他设备作从设备，主设备在环上有两个端口，一个是主端口，一个是从端口。该方法避免链路形成环路的基本原则是：当环路存在的时候把主设备上的从端口设置为BLOCK(阻塞)状态，从而避免了环路的形成。同时，定时地检测环路状态，当检测到环路消失的时候，把从端口设置为FORWARD(转发)状态，删除主设备和从设备环上各端口的MAC(Medium Access Control，媒体接入控制)地址，从而避免数据从断路一侧的端口发送出去。这样每当环路状态发生变化，就把环上端口的MAC地址清除，然后再重新学习MAC地址。
在环网保护技术中，环路切换速度是一个极其重要的性能指标。链路状态的变化可分为三个阶段：链路稳定->链路变化删除MAC地址->链路恢复稳定，链路在这三个状态之间切换。而影响环路切换的关键就是MAC地址的删除速度，以及链路状态发生变化时系统的响应时间。
由于受到芯片功能的限制，不同的芯片MAC地址删除的速度是不一样的，有的芯片可能MAC地址删除的效率低，删除大量的MAC地址花费的时间比较长，该缺点成为环路切换中的瓶颈。
发明内容
本发明提出一种不受MAC地址删除效率限制的环路快速切换技术，降低了MAC地址在删除过程中对环路切换速度的影响。在MAC地址删除效率较低的情况下，降低环网切换的丢包率，保证环路切换的性能指标。
本发明提供了一种不受MAC即媒体接入控制地址删除效率影响的环路快速切换的方法，包括以下步骤：
a、检测环路状态，如果环路变化，则禁止环上各端口学习MAC地址，删除环上端口的MAC地址，并为普通端口设置广播标志位；
b、检测环上端口的MAC地址是否删除干净，如已删除干净则清除普通端口上的广播标志位，设置环上端口MAC地址学习位。
进一步地，当环路正常时，主设备上的从端口为阻塞状态；当环路发生变化时，从端口为转发状态。
进一步地，当普通端口收到报文时，包括以下步骤：
c1、查找入端口和目的MAC地址，判断出端口是否是环上端口，若是则执行步骤c2，否则执行步骤c4；
c2、判断入端口是否设置了广播标志，若是则执行步骤c3，否则执行步骤c4；
c3、报文在虚拟局域网中广播，然后执行步骤c5；
c4、根据目的MAC地址直接转发；
c5、报文转发结束。
进一步地，步骤c4中，报文按照普通二层转发流程进行直接转发。
进一步地，步骤c1中，在查找入端口后，判断入端口是否设置了不学习MAC地址，如果是，则不学习；否则，学习MAC地址。
进一步地，广播标志位及环上各端口的状态保存在转发表中。
本发明还提供了一种适用于环路快速切换过程中报文转发的方法，包括以下步骤：
a、检测环路状态，如果环路变化，则禁止环上各端口学习MAC即媒体接入控制地址，删除环上端口的MAC地址，并为普通端口设置广播标志位；
b、在MAC地址删除状态，检测环上端口的MAC地址是否删除干净，如已删除干净则清除普通端口上的广播标志位，设置环上端口MAC地址学习位。
当普通端口收到报文时，包括以下步骤：
c1、查找入端口和目的MAC地址，判断出端口是否是环上端口，若是则执行步骤c2，否则执行步骤c4；
c2、判断入端口是否设置了广播标志，若是则执行步骤c3，否则执行步骤c4；
c3、报文在虚拟局域网中广播，然后执行步骤c5；
c4、根据目的MAC地址直接转发；
c5、报文转发结束。
进一步地，步骤c4中，报文按照普通二层转发流程进行直接转发。
进一步地，步骤c1中，在查找入端口后，判断入端口是否设置了不学习MAC地址，如果是，则不学习；否则，学习MAC地址。
进一步地，当环路正常时，主设备上的从端口为阻塞状态；当环路发生变化时，从端口为转发状态。
进一步地，广播标志位及环上各端口的状态保存在转发表中。
本发明可以解决在环网保护中由于MAC删除效率低引起的环路切换比较慢的问题，大大缩短了环路切换的时间，环路切换的丢包率被极大地降低。
附图说明
图1为本发明实施例中环路快速切换的流程图；
图2为本发明实施例中环路快速切换过程中报文转发的流程图；
图3为本发明实施例中环路正常时数据包流量示意图；
图4为本发明实施例中环路断开时数据包流量示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。
本发明中，不受MAC地址删除效率影响的环路快速切换的方法，如图1所示，包括以下步骤：
(1)检测环路状态，如果环路变化，则禁止环上各端口学习MAC地址，删除环上端口的MAC地址，并为普通端口设置广播标志位；
(2)检测环上端口的MAC地址是否删除干净，如已删除干净则清除普通端口上的广播标志位，设置环上端口MAC地址学习位。
当上述普通端口收到报文时，如图2所示，包括以下步骤：
(1)查找入端口和目的MAC地址，判断入端口是否设置了不学习MAC地址，如果是，则不学习；否则，学习MAC地址。判断出端口是否是环上端口，若是则执行步骤(2)，否则执行步骤(4)；
(2)判断入端口是否设置了广播标志，若是则执行步骤(3)，否则执行步骤(4)；
(3)报文在虚拟局域网中广播，然后执行步骤(5)；
(4)根据目的MAC地址按照普通二层转发流程直接转发报文；
(5)报文转发结束。
如图3所示，环上端口分别是：Mp(主端口)、Ms(从端口)、N1、N2、K1、K2，A、B为普通端口，用户可接在端口A、B上。
如果环路是正常的，由于端口Ms处于BLOCK状态，因此报文走链路1、3，在端口A、Mp、N1、N2、K1和B上会学习到MAC地址，报文在各个设备间按照普通二层转发流程进行转发。
当检测到链路3断了，如图4所示，端口Ms进入FORWARD状态，禁止环上端口学习MAC地址，为端口A、B设置广播标志位，删除环上各端口的MAC地址，启用MAC地址检测程序，检测所有端口是否完成删除。如在删除阶段，有报文从端口A进入，由于A口为普通端口没有禁止学习，则该报文要学习MAC地址，查找到目的MAC地址后得到出端口是Mp，但Mp是环上端口，不学习MAC地址。由于入端口A设置了广播标志位，因此在VLAN(虚拟局域网)中广播报文，从而报文从端口Ms广播出去。当报文到达端口K2的时候，K2是环上端口，不学习MAC地址，由于目的MAC地址是从B端口学习上来的，出端口不是环上端口，因此直接将报文转发出去即可。
等到环上端口的MAC地址删除干净后，清除普通端口A、B上的广播标志位，停止广播处理，环上端口学习MAC地址打开，转发表中的广播标志位被清除，报文按照普通二层转发流程进行转发。端口B进入的报文也是如此。这样就可以使报文不因为MAC地址没有及时删除而无法转发。
当链路恢复的时候，端口Ms重新设置为block状态，环上端口进入MAC地址删除状态，与上述环路正常的情况一样，从A端口进入的报文，从端口Mp发送出去。在端口N1，K1走正常的二层转发流程，最终，到达B端口。当MAC删除干净的时候，环路恢复到稳定状态，进入正常学习和转发阶段。
这样在环路的切换过程中，可以避免由于MAC地址还没有漂移过来而导致的报文不通的情况，满足了环路切换的性能。
在具体实现中可以使用可编程芯片，即利用可编程芯片转发表配置较灵活的特点，实现本发明。
利用网络处理器可以方便地设计各种转发表这一特点，本发明用其设计VLAN+端口表，表中保存端口的广播标志，以及环上端口属性标志。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (11)

1、一种不受MAC即媒体接入控制地址删除效率影响的环路快速切换的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、检测环路状态，如果环路变化，则禁止环上各端口学习MAC地址，删除所述环上端口的MAC地址，并为普通端口设置广播标志位；
b、检测所述环上端口的MAC地址是否删除干净，如已删除干净则清除所述普通端口上的广播标志位，设置环上端口MAC地址学习位。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述环路正常时，主设备上的从端口为阻塞状态；当所述环路发生变化时，所述从端口为转发状态。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述普通端口收到报文时，包括以下步骤：
c1、查找入端口和目的MAC地址，判断所述出端口是否是环上端口，若是则执行步骤c2，否则执行步骤c4；
c2、判断所述入端口是否设置了广播标志，若是则执行步骤c3，否则执行步骤c4；
c3、所述报文在虚拟局域网中广播，然后执行步骤c5；
c4、根据所述目的MAC地址直接转发；
c5、报文转发结束。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤c4中，所述报文按照普通二层转发流程进行直接转发。
5、如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤c1中，在查找所述入端口后，判断所述入端口是否设置了不学习MAC地址，如果是，则不学习；否则，学习MAC地址。
6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述广播标志位及环上各端口的状态保存在转发表中。
7、一种适用于环路快速切换过程中报文转发的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、检测环路状态，如果环路变化，则禁止环上各端口学习MAC即媒体接入控制地址，删除所述环上端口的MAC地址，并为普通端口设置广播标志位；
b、在MAC地址删除状态，检测所述环上端口的MAC地址是否删除干净，如已删除干净则清除所述普通端口上的广播标志位，设置环上端口MAC地址学习位。
当所述普通端口收到报文时，包括以下步骤：
c1、查找入端口和目的MAC地址，判断所述出端口是否是环上端口，若是则执行步骤c2，否则执行步骤c4；
c2、判断所述入端口是否设置了广播标志，若是则执行步骤c3，否则执行步骤c4；
c3、所述报文在虚拟局域网中广播，然后执行步骤c5；
c4、根据所述目的MAC地址直接转发；
c5、报文转发结束。
8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤c4中，所述报文按照普通二层转发流程进行直接转发。
9、如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤c1中，在查找所述入端口后，判断所述入端口是否设置了不学习MAC地址，如果是，则不学习；否则，学习MAC地址。
10、如权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述环路正常时，主设备上的从端口为阻塞状态；当所述环路发生变化时，所述从端口为转发状态。
11、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述广播标志位及环上各端口的状态保存在转发表中。
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