CN101051995A - 基于无连接网络的保护倒换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于无连接网络的保护倒换方法，该方法为当保护倒换网络中发生故障时，仅仅倒换受故障影响的保护倒换点间的业务，而不受故障影响的保护倒换点间的业务不做倒换。本发明方法实现了基于路径的保护倒换，有效地避免了由于保护倒换带来的泛洪问题，从而减少了保护倒换网络中的故障对MP2MP业务的影响。

Description

基于无连接网络的保护倒换方法
技术领域
本发明涉及网络保护技术，尤指一种基于无连接网络的保护倒换方法。
背景技术
基于无连接网络的保护倒换网络是由位于核心的以太网交换机，也称核心设备，以及位于边沿的以太网交换机或路由器，也称边沿设备或边沿节点组成。其中，边沿设备负责在保护倒换网络内部发生故障时，执行业务倒换操作，边沿设备与保护倒换网络的外部设备直接连接。在保护倒换网络内，采用无连接方式对数据进行转发，比如以太网中通过基于生成树环境建立的数据路径转发表对数据包进行转发。这种采用无连接方式转发数据包的网络由互联的以太网交换设备组成，也称为流域。
国际电信同盟(ITU)G.8031讨论了点到点(P2P)虚拟局域网(VLAN)业务的保护倒换，同时，ITU G.8031指出点到多点(P2MP)以及多点到多点(MP2MP)的保护倒换还在研究过程中。
在ITU G.8031附录中，对基于无连接网络的业务的保护倒换方法进行了描述，由于流域中没有面向连接的连接路径存在，ITU G.8031提出对整个流域进行保护，并将此被保护流域分为工作流域、保护流域、以及与其它边沿流域相连接的若干保护倒换点(PSP，Protection Switching Point)组成，如图1所示，图1是基于无线连接网络的流域保护示意图。当工作流域或保护流域出现故障时，业务流的倒换动作由PSP负责进行，比如工作流域出现故障时，这里假定保护流域无故障，保护倒换的方法为：PSP将原来经工作流域传送的业务流倒换到保护流域。
ITU G.8031进一步指出，使用上述方法存在以下问题：
一方面，由于出现故障时，每一个倒换点需要与其它剩余的所有倒换点进行协调，以便完成将经工作流域传送的业务流倒换到保护流域，所以保护倒换点间的协调是很复杂；另一方面，由于保护流域中没有与从工作流域中倒换来的数据流对应的数据路径转发表，因此，会导致保护倒换后产生业务数据包的泛洪(Flooding)。鉴于此，G.8031认为上述流域的保护倒换机制显得复杂，有待于进行进一步的研究。
目前，对于流域的保护有两种保护倒换方案：
第一种方案，电气和电子工程师协会(IEEE)草案(draft)ah-bottorff-pbt-for-iee-v41-0905提出的VLAN业务保护倒换方案。
该保护倒换方案应用在核心骨干以太网中，分别针对工作骨干VLAN标识(B-VLAN ID)和保护B-VLAN ID建立工作B-VLAN树和保护B-VLAN树。正常情况下使用工作B-VLAN树，并按照已知数据路径转发表传送来自核心骨干网络外的相应业务数据包，同时，周期性地通过发送连续性故障管理(CFM)的连续性检查(CC)消息，分别对工作B-VLAN树和保护B-VLAN树的工作状态(正常或故障)进行检测，以便在发生故障时进行业务数据的保护倒换。假定保护B-VLAN树正常，当工作B-VLAN树故障时，将所有原来使用工作B-VLAN树传递的业务数据包倒换到由保护B-VLAN树来传递。
上述草案提出的VLAN业务保护倒换方案，在发生业务数据包倒换时，由于在倒换至的流域中没有相应的数据路径转发表，不能避免倒换前按照已知数据路径转发表进行转发的单播数据流在倒换后的区域内的泛洪；而且，当工作B-VLAN树发生故障时，工作B-VLAN树上不受故障影响的数据包也会被倒换到保护B-VLAN树上，该方案是基于树的倒换，即只要工作B-VLAN树上有故障发生整个树上的数据包均进行保护倒换，这样的处理导致了业务数据包的错序。
第二种方案，IEEE 2005会议的一篇论文中提出的基于生成树环境中的保护倒换方法。
该方法是这样实现的：在一个由以太网交换机和路由器组成的保护倒换网络中，边沿设备如以太网交换机或路由器负责保护倒换。在保护倒换网络中配置采用不同VLAN标识(VLAN ID)来表示不同的生成树，并且对任何一个节点，配置一个不包括该节点的树、对任何一条链路，配置一个不包括该链路的树，以保证在单个节点或单个链路故障时，保护倒换网络中至少还有一个树是完整的；配置的树的拓扑保持不变，即使在故障发生时也保持不变；
在保护倒换网络中，使用主备份模式或共享模式来传送业务。其中，主备份模式中，预先设置主树和保护树，正常情况下所有业务在主树上按照已知数据路径转发表传递，当主树上的一个节点或一条链路发生故障时，主树上的所有业务被倒换至保护倒换网络中不受故障影响的其中一个保护树上传递；共享模式中，正常情况下业务被均匀地分布在所有工作树上传递，当某个树上的一个节点或一条链路发生故障时，在该受故障影响的工作树上传递的所有业务被倒换到其余无故障的工作树上传递。
为了保证在单条链路或单个节点发生故障时，能够进行快速保护倒换，第二种方案中基于生成树环境中的保护倒换方法中使用三类消息来检测每个树的性能：
(1)维持活跃(KA)消息：每个VLAN ID的KA消息周期地被一个或多个边沿节点发送至其余所有边沿节点；
(2)故障通知消息：当某边沿节点在一定检测时间内未收到某一VLANID的KA消息时，该边沿节点通过故障通知消息通知其它所有边沿节点该VLAN ID对应的树发生了故障；
(3)故障恢复通知消息：当某边沿节点从原来已发生故障的树上收到相应的KA消息时，该边沿节点通过故障恢复通知消息通知其它所有边沿节点该VLAN ID对应的树已经恢复正常。
第二种方案同样是基于树的倒换，在发生业务数据包倒换时，不能避免倒换前按照已知数据路径转发表进行转发的单播数据流在倒换后的区域内的泛洪。当主树或工作树发生故障时，主树或工作树上不受故障影响的数据包也会同时被倒换到其它保护树上，导致了业务数据包的错序。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于无连接网络的保护倒换方法，能够实现基于点到点路径的保护倒换，有效地避免由于保护倒换带来的泛洪问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
一种基于无连接网络的保护倒换方法，在基于无连接网络的保护倒换网络中，在所述保护倒换网络的各保护倒换点上配置保护倒换网络信息，确定各保护倒换点的工作端口和保护端口，该方法包括以下步骤：
A.每个保护倒换点周期性地分别通过自身工作端口和保护端口广播故障检测消息，在预先设定的检测时间内，检测各自的近端工作/保护路径、远端工作/保护路径；
B.若保护倒换点检测出故障检测消息所在路径发生故障，通过自身的保护/工作端口向该路径所连接的远端保护倒换点发送故障通知消息；
C.接收到故障通知消息的保护转换点，将该故障路径上传递的数据包倒换至通过保护/工作端口发送。
所述保护倒换节点为VLAN接入点，具有相同VLAN标识的VLAN接入点构成一个所述保护倒换网络中的VLAN接入组。
所述保护倒换网络信息包括：
所述VLAN接入点本地信息，包括该VLAN接入点的工作端口标识、保护端口标识、该VLAN接入点的介质访问控制MAC地址、所述VLAN接入组的组播地址，及该VLAN接入点所在VLAN接入组的VLAN标识；
所述VLAN接入点远端信息，包括所述VLAN接入组中除该VLAN接入点以外的剩余各VLAN接入点的MAC地址。
所述工作端口标识所标识的各工作端口间通过工作流域连接，所述保护端口标识所标识的各保护端口间通过保护流域连接；所述工作流域或保护流域中建立有建立数据路径转发表，并按照该数据路径转发表进行数据转发。
所述VLAN接入点本地信息还包括：所述VLAN接入点自身的维护实体组端点标识MEP ID；
所述VLAN接入点远端信息还包括：所述剩余各保护倒换点的MEP ID。
所述故障检测消息包括VLAN接入组的VLAN标识、目的地址和源地址；其中，所述目的地址为所述VLAN接入组的组播地址、源地址为发送所述故障检测消息的保护倒换点的MAC地址。
步骤A中所述检测的方法为：根据是否接收到所述故障检测消息，判断故障检测消息所在路径是否发生故障；
若所述VLAN接入点未从工作/保护端口收到来自远端VLAN接入点的故障检测消息，则确定该故障检测消息所在远端VLAN接入点到所述VLAN接入点的工作/保护端口的近端路径发生近端故障，并记录该路径的状态为故障。
所述故障通知消息包括：VLAN接入组的VLAN标识、目的地址和源地址；其中，目的地址为所述远端VLAN接入点的MAC地址、源地址为所述VLAN接入点的MAC地址；
所述远端VLAN接入点根据所述故障通知消息中的源地址信息确定发生远端故障的远端路径，并记录该路径的状态为故障。
该方法还包括：
若所述VLAN接入点从工作/保护端口收到来自远端VLAN接入点的故障检测消息，且该故障检测消息所在近端路径的当前工作状态为故障，则所述VLAN接入点从工作/保护端口发送工作/保护路径故障恢复通知消息到所述源地址信息标识的远端VLAN接入点并记录该近端路径的状态为正常。
所述工作/保护路径故障恢复通知消息包括：VLAN接入组的VLAN标识、目的地址和源地址；其中，目的地址为远端VLAN接入点的MAC地址、源地址为所述VLAN接入点的MAC地址。
所述远端VLAN接入点根据所述故障恢复通知消息中的源地址信息确定故障恢复的远端路径，并记录该路径的状态为正常。
所述建立数据路径转发表的方法为：根据所述故障检测消息中包含的目的MAC地址，通过自学习方式建立数据转发表；
或者利用多注册协议MRP，通过单播地址的注册建立VLAN业务数据转发表。
所述工作流域和保护流域中的路径是采用基于生成树的数据转发方式，且该生成树拓扑不随故障变化而变化。
步骤C中所述倒换数据包的方法为，在一个VLAN接入点：
a1.对来自所述VLAN接入组外部的数据包封装MAC头，该MAC头的源地址是发送该数据包的VLAN接入点的MAC地址、目的地址是接收该数据包的远端VLAN接入点的MAC地址或广播地址或VLAN接入组的组播地址；
b1.对封装有VLAN接入组标识信息的数据包，若MAC头的目的地址是广播地址或组播地址，则，
若由所述VLAN接入组标识所标识的VLAN接入组中所有远端工作路径未发生远端故障，则从工作端口发送数据包；若该VLAN接入组中，至少存在一个远端工作路径发生远端故障，且该VLAN接入组中所有保护路径未发生远端故障，则从保护端口发送数据包；若该VLAN接入组中至少存在一个工作路径发生故障，且至少存在一个保护路径发生故障，则丢弃数据包或将该数据包从工作/保护端口发送数据包；
c1.对封装有所述VLAN接入组标识信息的数据包，若MAC头的目的地址是单播地址，所述VLAN接入点根据MAC头的目的地址确定所述VLAN接入组中远端工作路径和远端保护路径；则，
若确定的远端工作路径无远端故障，则从工作端口发送数据包；若确定的远端工作路径有远端故障，但确定的远端保护路径无远端故障，则从保护端口发送数据包；若确定的远端工作路径和远端保护路径均故障，则丢弃数据包。
所述步骤b1之前，该方法还包括：
对所述数据包封装外部VLAN标签，该VLAN标签包含所述保护倒换网路噢信息中的VLAN接入组的VLAN标识。
在接收到来自保护倒换网络外部的数据包之前，在所述VLAN接入组中每个VLAN接入点上，预先配置数据包的目的MAC地址，与远端保护倒换点的MAC地址的映射关系；
步骤C中所述倒换数据包的方法为，在一个VLAN接入点：
a2.对封装有所述VLAN接入组标识信息的数据包，若MAC头的目的地址是广播地址或组播地址，或该数据包是一个未知包，即是一个不能根据其目的地址确定路径转发表的数据包，则，
若由所述VLAN接入组标识所标识的VLAN接入组中所有远端工作路径未发生远端故障，则从工作端口发送数据包；若该VLAN接入组中，至少存在一个远端工作路径发生远端故障，且该VLAN接入组中所有保护路径未发生远端故障，则从保护端口发送数据包；若该VLAN接入组中至少存在一个远端工作路径发生故障，且至少存在一个远端保护路径发生故障，则丢弃数据包或将从工作/保护端口发送数据包；
b2.对封装有所述VLAN接入组标识信息的数据包，若所述数据包的目的MAC地址是单播地址，根据所述数据包的目的MAC地址，查找所述映射关系，获取与该目的MAC地址对应的远端VLAN接入点的MAC地址，并根据远端VLAN接入点的MAC地址确定对应的远端工作路径和远端保护路径；则，
若确定的远端工作路径无远端故障，则从工作端口发送数据包；若远端工作路径存在远端故障，但保护路径无远端故障，则从保护端口发送数据包；若远端工作路径和远端保护路径均故障，则丢弃数据包。
所述故障检测消息为维持活跃KA消息，或连续性检查CC消息。
由上述技术方案可见，本发明通过配置基于无连接的保护倒换网络信息，确定各保护倒换点的工作端口和保护端口，建立保护倒换网络中各保护倒换点间的工作流域和保护流域，正常情况下，保护倒换点通过自身的工作端口经工作流域发送/接收数据包；同时每个保护倒换点周期性地分别通过自身工作端口和保护端口，并分别经工作流域和保护流域，向保护倒换网络中的其余保护倒换点的工作端口和保护端口广播故障检测消息如维持活跃消息，以检测保护倒换网络中各路径的工作状态；在预设检测时间内，若某保护倒换点的工作/保护端口未接收到故障检测消息，该保护倒换点判定该故障检测消息所在远端节点到自身节点的点到点工作路径/保护路径发生故障，并通过自身的保护/工作端口向该路径所连接的远端保护倒换点的保护/工作端口发送故障通知消息；接收到故障通知消息的保护转换点，将通过自身的工作/保护端口经工作/保护流域发送至判定出路径发生故障的保护倒换点的数据包倒换至，通过自身的保护/工作端口经保护/工作流域发送。
由此可见，接收到故障通知消息的保护转换点上，通过自身的工作/保护端口经工作/保护流域发送至非判定出路径发生故障的保护倒换点的数据包仍然按照原路径进行发送。也就是说，本发明的保护倒换是基于点到点路径的倒换，而不是基于树的倒换。
本发明方法进一步包括：在预设检测时间内，若上述判定路径发生故障的保护倒换点的工作/保护端口重新接收到来自故障路径的故障检测消息时，该保护倒换点判定该路径恢复正常，并通过自身的工作/保护端口向该路径所连接的另一保护倒换点的工作/保护端口发送故障恢复通知消息；接收到故障恢复通知消息的保护转换点，将通过自身的保护/工作端口经保护/工作流域发送给判定路径发生故障恢复的保护倒换点的数据包，倒换回自身的工作/保护端口经工作/保护流域发送。
从上述本发明基于无连接网络的保护倒换方法来看，本发明的保护倒换是基于路径的倒换，当保护倒换网络中发生故障时，仅仅倒换受故障影响的保护倒换点间的业务，而不受故障影响的保护倒换点间的业务不做倒换。本发明方法有效地避免了由于保护倒换带来的泛洪问题，从而减少了保护倒换网络中的故障对MP2MP业务的影响。
附图说明
图1是基于无线连接网络的流域保护示意图；
图2是本发明基于无线连接网络的保护倒换网络配置结构示意图；
图3是本发明保护倒换网络的路径状态监视示意图；
图4是本发明保护倒换网络的路径故障状态检测示意图；
图5a是本发明保护倒换网络正常情况下，单播数据包的传送示意图；
图5b是本发明保护倒换网络故障情况下，单播数据包的传送示意图；
图6a是本发明保护倒换网络正常情况下，广播数据包的传送示意图；
图6b是本发明保护倒换网络故障情况下，广播数据包的传送示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想是：当保护倒换网络中发生故障时，仅仅倒换受故障影响的保护倒换点间的业务，而不受故障影响的保护倒换点间的业务不做倒换。
具体说为，配置基于无连接的保护倒换网络信息，确定各保护倒换点的工作端口和保护端口；每个保护倒换点在预设检测时间内，周期性地分别通过自身工作端口和保护端口广播故障检测消息，检测各自的近端工作/保护路径、远端工作/保护路径；在预设检测时间内，若某保护倒换点的工作/保护端口未接收到故障检测消息，该保护倒换点判定该故障检测消息所在路径发生故障，并通过自身的保护/工作端口向该路径所连接的另一保护倒换点的保护/工作端口发送故障通知消息；接收到故障通知消息的保护转换点，按照故障通知消息中携带的地址信息，将该故障路径上传递的数据包倒换至通过保护/工作端口发送。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举较佳实施例，对本发明进一步详细说明。
图2是本发明基于无线连接网络的保护倒换网络配置结构示意图，保护倒换网络中一个VLAN接入组是由具有相同VLAN ID的一组VLAN接入点组成的，每个VLAN接入点即保护倒换点，是该VLAN接入组的一个成员。如图2所示，整个被保护流域为一个VLAN接入组提供相应的VLAN业务传送服务，假设VLAN ID为VLAN1，PSP1～PSP4为该VLAN接入组中的四个边沿设备即VLAN接入点，每个VLAN接入点上具有两个端口：工作端口W和保护端口P，各工作端口W之间通过虚线所示内部链路，经工作流域进行交互，各保护端口P之间通过点划线所示内部链路，经保护流域进行交互；工组流域与保护流域是节点和链路完全分离的，当工作流域或保护流域是基于生成树环境进行数据转发时，生成树拓扑不随故障变化而变化。配置图2所示的保护倒换网络信息包括：
(1)在VLAN接入组的各VLAN接入点上配置本地信息，本地信息包括：工作端口标识、保护端口标识、该VLAN接入点的介质访问控制(MAC，Media Access Control)地址、VLAN接入组的组播地址。
(2)在VLAN接入组的各VLAN接入点上配置远端信息，远端信息包括同一VLAN接入组的其它各VLAN接入点的MAC地址。
表1～表4分别示出了PSP1～PSP4在VLAN 1中的配置情况，为了简明表中省略了VLAN接入组的组播地址，如下各表所示：
 本地工作端口  本地保护端口  本地VLAN接入MAC地址  远端VLAN接入MAC地址
 W1  P1  MAC1  MAC2、MAC3、MAC4
                                表1
 本地工作端口  本地保护端口  本地VLAN接入MAC地址  远端VLAN接入MAC地址
 W2  P2  MAC2  MAC1、MAC3、MAC4
                                表2
 本地工作端口  本地保护端口  本地VLAN接入MAC地址  远端VLAN接入MAC地址
 W3  P3  MAC3  MAC1、MAC2、MAC4
                                表3
 本地工作端口  本地保护端口  本地VLAN接入MAC地址  远端VLAN接入MAC地址
 W4  P4  MAC4  MAC1、MAC2、MAC3
                                表4
如果每个VLAN接入点分配有各自的标识，也称该标识为维护实体组端点标识(MEP ID)，在IEEE关于OAM的标准中，MEP ID携带在OAM消息中，用于标识维护实体组端点。那么，本发明配置保护倒换网络信息还可以进一步包括：在每个VLAN接入点上配置本地MEP ID即自身的MEP ID，以及远端MEP ID信息即同一VLAN接入组的其它各VLAN接入点的MEP ID。
完成保护倒换网络配置之后，该VLAN接入组就可以开始工作。正常情况下，VLAN接入点通过自身的工作端口经工作流域发送/接收数据包。同时，VLAN接入组的各个VLAN接入点周期性地进行故障检测，下面详细描述故障检测过程的实现。
VLAN接入点周期性地如定时通过自身的工作端口和保护端口广播KA消息，该KA消息包括源地址、目的地址、VLAN接入组的VLAN标识(VLANID)，其中，目的地址是VLAN接入组的组播地址、源地址为该VLAN接入点自身的VLAN接入MAC地址；
VLAN接入点在预设的检测周期内，检测各自的近端工作路径和近端保护路径，这些路径都是点到点路径。对某VLAN接入点来说，一个近端工作路径是一个远端VLAN接入点分别从工作端口经工作流域发送数据到达该VLAN接入点的工作端口所经历的路径；一个近端保护路径是一个远端VLAN接入点分别从保护端口经保护流域发送数据到达该VLAN接入点的保护端口所经历的路径。
VLAN接入点在预设的检测周期内，检测各自的远端工作路径和远端保护路径，这些路径都是点到点路径。对某VLAN接入点来说，一个远端工作路径是该VLAN接入点通过工作端口经工作流域分别向一个远端VLAN接入点发送数据并到达远端VLAN接入点的工作端口所经历的路径；一个远端保护路径是该VLAN接入点通过保护端口经保护流域分别向一个远端VLAN接入点发送数据并到达远端VLAN接入点的保护端口所经历的路径。VLAN接入点根据远端VLAN接入点的近端工作路径状态或近端保护路径状态，获得自身的远端工作路径状态和远端保护路径状态。
图3是本发明保护倒换网络的路径状态监视示意图，如图3所示，每个VLAN接入点周期性地通过工作端口和保护端口发送KA消息，同时每个VLAN接入点接收KA消息，并在预设的检测周期内根据是否接收到KA消息，判断相应路径是否发生故障。KA消息包含源地址、目的地址、VLAN标识，其中源地址为发送KA消息VLAN接入点的VLAN接入MAC地址，目的地址是VLAN接入组的组播地址，VLAN标识是VLAN接入组的VLAN标识。下面具体描述具体实现过程：
检测工作路径状态的过程如下：
①当一VLAN接入点在预设检测周期内，未从工作/保护端口收到某一远端VLAN接入点发来的KA消息时，则判定相应的近端路径发生近端故障并记录该路径的工作状态为故障，该VLAN接入点从保护端口发送一个工作路径故障通知消息到远端VLAN接入节点。该工作路径故障通知消息包含源地址、目的地址、VLAN标识，其中的目的地址是远端VLAN接入点的VLAN接入MAC地址、源地址为该VLAN接入点的VLAN接入MAC地址。
②当一个VLAN接入点在预设检测周期内，从工作/保护端口收到某一远端VLAN接入点发来的KA消息时，而相应近端路径的工作状态为故障即发生过近端故障，则该VLAN接入点从工作端口发送工作路径故障恢复通知消息到远端VLAN接入点并记录该路径的工作状态为正常，工作路径故障恢复通知消息包含源地址、目的地址、VLAN标识，其中目的地址是远端VLAN接入点的接入MAC地址、源地址为该VLAN接入点的VLAN接入MAC地址。
③当一VLAN接入点收到一个工作路径故障通知消息或工作路径故障恢复通知消息时，该VLAN接入点根据故障或故障恢复通知消息的源地址信息，确定发生故障或故障恢复的远端路径，并确定其路径状态为：故障或正常。
检测保护路径状态的过程与上述检测工作路径状态的过程方法完全一样，只需将上述的工作路径替换为保护路径即可。
图4是本发明保护倒换网络的路径故障状态检测示意图，结合图4举一例对故障检测过程进行描述，图4中单向实线表示周期性发送的KA消息的发送方向，单向虚线表示故障通知消息的发送方向，小叉X所在链路表示故障。
如图4所示，VLAN1接入点PSP1周期性地通过自身的工作端口和保护端口发送KA消息，在VLAN1接入点PSP2，由于链路故障，PSP2在预设检测周期内未能从工作端口收到来自远端PSP1的KA消息，从而判定PSP1到本地的工作路径发生近端故障，然后PSP2通过自身的保护端口向PSP1的保护端口发送故障通知消息，PSP1收到故障通知消息后，可根据故障通知消息中携带的地址信息判定相应的工作路径发生了远端故障。
由于上述KA消息的源地址中包含有VLAN接入MAC地址，因此可通过自学习方式在工作流域和保护流域中，建立关于VLAN接入MAC地址的数据路径转发表，自学习方式的实现属于本领域技术人员公知技术，这里不再赘述。也可不采用地址学习的方式建立数据路径转发表，而是使用控制协议如多注册协议(MRP)针对VLAN接入MAC地址进行注册，预先在工作流域和保护流域中建立数据路径转发表，即通过携带VLAN接入MAC地址的注册消息沿树进行传播，建立VLAN接入MAC地址的数据路径转发表。
需要说明的是，本发明VLAN接入节点仍支持现有的故障检测方法，比如错误汇聚、不匹配等。
本发明方法还允许不同的VLAN接入组可以接入不同的工作域和保护域，比如一个VLAN接入组所接入的工作域和保护域是另外一个VLAN接入组所接入的保护域和工作域。本发明方法也允许一个保护倒换点可以作为多个属于不同VLAN接入组的VLAN接入节点，即在一个保护倒换点上可以配置多个不同VLAN接入组的本地信息和远端信息。本方法还进一步支持在每个VLAN接入点上，分别对工作端口和保护端口各配置一个VLAN接入MAC地址。
以上描述了本发明保护倒换方法中保护倒换网络配置及故障检测的实现方法，故障检测的目的是要将发生故障的链路上传送的数据包倒换到正常链路上继续传送，下面具体描述对需要传送的数据包的处理，以及数据包的倒换。
以保护倒换点为VLAN接入点为例，对需要传送的数据包的处理包括以下三个方面：
1)MAC封装处理。
对来自保护倒换网络外部的数据包，封装一个外部MAC头，外部MAC头的源地址是发送该数据包的本地VLAN接入点的VLAN接入MAC地址、目的地址是接收该数据包的远端VLAN接入点的VLAN接入MAC地址。
其中，外部MAC头可根据预先配置的MAC地址映射规则来确定，例如通过对来自远端的数据包的内部MAC头的源地址和外部MAC头的源地址的学习获得存储外部MAC地址和内部MAC地址的映射关系表，比如映射关系是远端接入MAC地址A和内部MAC地址B，若一数据包从边沿流域到达边沿节点，该数据包的目的地址是MAC地址B，该边沿节点通过查找映射关系表获得该数据包需要发送到远端接入MAC地址A所在的远端节点，为该数据包封装的外部头目的地址是MAC地址A。对MAC头的封装处理、MAC地址映射自学习方式的实现属于本领域技术人员公知技术，这里不再赘述，
当无法确定远端VLAN接入点的VLAN接入MAC头地址时，则外部MAC头的目的MAC地址是一个广播地址或一个VLAN接入组分配的组播地址。
2)VLAN标签(VLAN TAG)封装处理。
可以通过两种方式确定是否对数据包进行VLAN TAG封装，第一种方式是：根据预先的配置信息，该配置信息中包括有接入VLAN ID，对数据包封装一个外部VLAN TAG，该VLAN TAG包含该接入VLAN ID信息；第二种方式是：若数据包原有的外部VLAN TAG中已包含有相应的接入VLANID信息，不对数据包进行VLAN TAG封装。
3)数据包发送处理。
(1)对封装有接入VLAN ID信息的数据包，若MAC头的目的地址是一个广播地址或组播地址，则对广播或组播数据包进行如下处理：
若由VLAN ID标识的VLAN接入组的所有远端工作路径未发生远端故障，则数据包从工作端口发送出去；若由VLAN ID标识的VLAN接入组中，至少存在一个远端工作路径发生远端故障，并且该VLAN接入组中所有远端保护路径未发生远端故障，则数据包从保护端口发送出去；若工作流域中至少存在一个远端路径发生远端故障，且保护域至少一个保护路径发生故障，可丢弃数据包或将数据包从工作端口或保护端口发送出去。
(2)对封装有VLAN ID信息的数据包，若MAC头的目的地址是一个单播地址，该单播地址是一个VLAN接入组的一个远端VLAN接入点的VLAN接入MAC地址，则对单播数据包进行如下处理：
根据远端VLAN接入点的VLAN接入MAC地址，确定从本地出发的远端工作路径和远端保护路径。若远端工作路径无远端故障，则数据包从工作端口发送出去；若远端工作路径有远端故障，但远端保护路径无远端故障，则数据包从保护端口发送出去；若远端工作路径和远端保护路径均故障，则丢弃数据包。
需要说明的是，对每个保护倒换点，可以在接收到来自保护倒换网络外部的数据包之前，预先配置数据包的目的MAC地址、与目的VLAN接入MAC地址即远端VLAN接入点的VLAN接入MAC地址的映射关系，在此情况下，对数据包的处理只包括上述2)和上述3)中的(1)，而上述3)种中的(2)处理过程如下：
通过查找预先配置的映射关系，获取远端保护倒换点的MAC地址，然后根据远端保护倒换点的MAC地址确定对应的远端工作路径和远端保护路径。若远端工作路径无远端故障，则从工作端口发送数据包；若远端工作路径存在远端故障，但保护路径无远端故障，则从保护端口发送数据包；若远端工作路径和远端保护路径均故障，则丢弃数据包。另外，需要说明的是，为了避免保护倒换引起的泛洪现象，可使用控制协议如MRP，针对业务数据的目的MAC地址进行注册，预先在工作流域和保护流域中建立路径转发表。
下面以VLAN接入组为例，结合实例描述基于无连接网络的保护倒换网络中，正常和故障情况下数据包的传送过程。
图5a是本发明保护倒换网络正常情况下，单播数据包的传送示意图，如图5a所示，VLAN1接入点PSP1发送到VLAN1接入点PSP2的单播数据包传送路径如粗实线单箭头所示，VLAN1接入点PSP1发送到VLAN1接入点PSP3的单播数据包传送路径如实线单箭头所示，上述路径均是通过工作端口经工作流域传送的。
图5b是本发明保护倒换网络故障情况下，单播数据包的传送示意图，如图5b所示，假设检测出X处所示链路发生故障，PSP1在得知故障通知后，将自身发送到VLAN1接入点PSP2的单播数据包，倒换至通过PSP1的保护端口经保护流域到达PSP2的保护端口的路径传送，如图5b中粗实线单箭头所示。而PSP1发送至PSP3的数据包仍然按照原路径经工作流域传送，如图5b中实线单箭头所示。
图6a是本发明保护倒换网络正常情况下，广播数据包的传送示意图，工作路径与图5a所示一致，这里不再赘述。
图6b是本发明保护倒换网络故障情况下，广播数据包的传送示意图，如图6b所示，假设检测出X处所示链路发生故障，PSP1在得知故障通知后，将自身发送到VLAN1接入点PSP2的广播数据包，倒换至通过PSP1的保护端口经保护流域到达PSP2的保护端口的路径传送，如图6b中粗实线单箭头所示；同时，将自身发送到VLAN1接入点PSP3的广播数据包，倒换至通过PSP1的保护端口经保护流域到达PSP3的保护端口的路径传送，如图6b中实线单箭头所示。
从上述实例可见，对于在同一个VLAN接入组传送的数据包，当故障发生时，很多情况下故障只会对少部分数据流造成影响，本发明保护倒换方法只倒换受故障影响的VALN接入点间的业务，不受故障影响的VLAN接入点间的业务不进行倒换，减少了故障对MP2MP业务的影响。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，几在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种基于无连接网络的保护倒换方法，在基于无连接网络的保护倒换网络中，其特征在于，在所述保护倒换网络的各保护倒换点上配置保护倒换网络信息，确定各保护倒换点的工作端口和保护端口，该方法包括以下步骤：
A.每个保护倒换点周期性地分别通过自身工作端口和保护端口广播故障检测消息，在预先设定的检测时间内，检测各自的近端工作/保护路径、远端工作/保护路径；
B.若保护倒换点检测出故障检测消息所在路径发生故障，通过自身的保护/工作端口向该路径所连接的远端保护倒换点发送故障通知消息；
C.接收到故障通知消息的保护转换点，将该故障路径上传递的数据包倒换至通过保护/工作端口发送。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护倒换节点为VLAN接入点，具有相同VLAN标识的VLAN接入点构成一个所述保护倒换网络中的VLAN接入组。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述保护倒换网络信息包括：
所述VLAN接入点本地信息，包括该VLAN接入点的工作端口标识、保护端口标识、该VLAN接入点的介质访问控制MAC地址、所述VLAN接入组的组播地址，及该VLAN接入点所在VLAN接入组的VLAN标识；
所述VLAN接入点远端信息，包括所述VLAN接入组中除该VLAN接入点以外的剩余各VLAN接入点的MAC地址。
所述工作端口标识所标识的各工作端口间通过工作流域连接，所述保护端口标识所标识的各保护端口间通过保护流域连接；所述工作流域或保护流域中建立有建立数据路径转发表，并按照该数据路径转发表进行数据转发。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述VLAN接入点本地信息还包括：所述VLAN接入点自身的维护实体组端点标识MEP ID；
所述VLAN接入点远端信息还包括：所述剩余各保护倒换点的MEP ID。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述故障检测消息包括VLAN接入组的VLAN标识、目的地址和源地址；其中，所述目的地址为所述VLAN接入组的组播地址、源地址为发送所述故障检测消息的保护倒换点的MAC地址。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤A中所述检测的方法为：根据是否接收到所述故障检测消息，判断故障检测消息所在路径是否发生故障；
若所述VLAN接入点未从工作/保护端口收到来自远端VLAN接入点的故障检测消息，则确定该故障检测消息所在远端VLAN接入点到所述VLAN接入点的工作/保护端口的近端路径发生近端故障，并记录该路径的状态为故障。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述故障通知消息包括：VLAN接入组的VLAN标识、目的地址和源地址；其中，目的地址为所述远端VLAN接入点的MAC地址、源地址为所述VLAN接入点的MAC地址；
所述远端VLAN接入点根据所述故障通知消息中的源地址信息确定发生远端故障的远端路径，并记录该路径的状态为故障。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
若所述VLAN接入点从工作/保护端口收到来自远端VLAN接入点的故障检测消息，且该故障检测消息所在近端路径的当前工作状态为故障，则所述VLAN接入点从工作/保护端口发送工作/保护路径故障恢复通知消息到所述源地址信息标识的远端VLAN接入点并记录该近端路径的状态为正常。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述工作/保护路径故障恢复通知消息包括：VLAN接入组的VLAN标识、目的地址和源地址；其中，目的地址为远端VLAN接入点的MAC地址、源地址为所述VLAN接入点的MAC地址。
10.根据权利要求9所述的方法。其特征在于，所述远端VLAN接入点根据所述故障恢复通知消息中的源地址信息确定故障恢复的远端路径，并记录该路径的状态为正常。
11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立数据路径转发表的方法为：根据所述故障检测消息中包含的目的MAC地址，通过自学习方式建立数据转发表；
或者利用多注册协议MRP，通过单播地址的注册建立VLAN业务数据转发表。
12.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述工作流域和保护流域中的路径是采用基于生成树的数据转发方式，且该生成树拓扑不随故障变化而变化。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
步骤C中所述倒换数据包的方法为，在一个VLAN接入点：
a1.对来自保护倒换网络外部的数据包封装MAC头，该MAC头的源地址是发送该数据包的VLAN接入点的MAC地址、目的地址是接收该数据包的远端VLAN接入点的MAC地址或广播地址或VLAN接入组的组播地址；
b1.对封装有VLAN接入组标识信息的数据包，若MAC头的目的地址是广播地址或组播地址，则，
若由所述VLAN接入组标识所标识的VLAN接入组中所有远端工作路径未发生远端故障，则从工作端口发送数据包；若该VLAN接入组中，至少存在一个远端工作路径发生远端故障，且该VLAN接入组中所有保护路径未发生远端故障，则从保护端口发送数据包；若该VLAN接入组中至少存在一个工作路径发生故障，且至少存在一个保护路径发生故障，则丢弃数据包或将该数据包从工作/保护端口发送数据包；
c1.对封装有所述VLAN接入组标识信息的数据包，若MAC头的目的地址是单播地址，所述VLAN接入点根据MAC头的目的地址确定所述VLAN接入组中远端工作路径和远端保护路径；则，
若确定的远端工作路径无远端故障，则从工作端口发送数据包；若确定的远端工作路径有远端故障，但确定的远端保护路径无远端故障，则从保护端口发送数据包；若确定的远端工作路径和远端保护路径均故障，则丢弃数据包。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述步骤b1之前，该方法还包括：
对所述数据包封装外部VLAN标签，该VLAN标签包含所述保护倒换网络信息中的VLAN接入组的VLAN标识。
15.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在接收到来自保护倒换网络外部的数据包之前，在所述VLAN接入组中每个VLAN接入点上，预先配置数据包的目的MAC地址，与远端保护倒换点的MAC地址的映射关系；
步骤C中所述倒换数据包的方法为，在一个VLAN接入点：
a2.对封装有所述VLAN接入组标识信息的数据包，若MAC头的目的地址是广播地址或组播地址，或该数据包是一个未知包，则，
若由所述VLAN接入组标识所标识的VLAN接入组中所有远端工作路径未发生远端故障，则从工作端口发送数据包；若该VLAN接入组中，至少存在一个远端工作路径发生远端故障，且该VLAN接入组中所有保护路径未发生远端故障，则从保护端口发送数据包；若该VLAN接入组中至少存在一个远端工作路径发生故障，且至少存在一个远端保护路径发生故障，则丢弃数据包或将从工作/保护端口发送数据包；
b2.对封装有所述VLAN接入组标识信息的数据包，若所述数据包的目的MAC地址是单播地址，根据所述数据包的目的MAC地址，查找所述映射关系，获取与该目的MAC地址对应的远端VLAN接入点的MAC地址，并根据远端VLAN接入点的MAC地址确定对应的远端工作路径和远端保护路径；则，
若确定的远端工作路径无远端故障，则从工作端口发送数据包；若远端工作路径存在远端故障，但保护路径无远端故障，则从保护端口发送数据包；若远端工作路径和远端保护路径均故障，则丢弃数据包。
16.根据权利要求1～15任一项所述的方法，其特征在于，所述故障检测消息为维持活跃KA消息，或连续性检查CC消息。
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