CN101102222A - 一种通讯网络连接方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于不限制端口数和物理链路数目的通讯网络两端设备的连接，包括：链路聚合群设置步骤，用于将网络两端设备间的动态物理链路聚合到一起，形成一链路聚合群；控制步骤，用于当所述链路发生故障时根据所述网络两端设备间传送的检测报文配置所述网络两端端口汇聚组以控制所述通讯网络的连接。该发明的应用可以动态扩展通讯两端连接的物理连接通道，并通过连接的物理通道来扩展通讯的带宽，并同时实现了通讯网络的互联备份，提高了通讯网络的互联可靠性。

Description

一种通讯网络连接方法及其装置

技术领域

本发明涉及通讯网络连接，特别是一种可靠性和带宽可扩展的通讯网络连接装置及其方法。

背景技术

在通讯系统中，通讯网络的地位极其重要，它必须能够稳定的长期正常运行，要求在通讯网络设备支持冗余备份机制，在通讯链路出现故障时能够安全可靠的自动恢复，保证网络可用性。通讯网络备份的机制不可缺少。某些情况下网络带宽很大程度上制约着设备处理能力的提升，需要有一种可以使通讯网络在现有设备上能按照实际情况灵活的扩展通讯带宽的机制，确保用户的设备利用率。因此可靠性和带宽是通讯网络中两个最重要属性。

目前通讯网络备份方式主要采用固定的连接方式、采用固定端口、只能固定的设置为某一种网络备份方式如平面备份互联方式。这种连接方式限制通讯带宽，无法提升性能使得网络交换设备得到最大的利用率；备份方式也简单，无法按照用户需求扩展冗余链路，增加网络互连可靠性，无法解决多点故障时通讯的中断问题。

公开号为CN1547330A的中国发明专利公开了一种“多端口多链路的通讯网络备份控制方法及装置”，该发明采用一种交叉结构，当主链路出现故障时，链路一端倒换端口，而一端切换收发模块，两端因为已经确定主动方、被动方、所以不需要协商，可以快速的切换链路，同时采用一主三备的网络备份方法，一定程度上提高了通讯网络的互连可靠性，但该方法仅应用于双端口主备备份，网络链路一主三备、交叉连接的交换网络中，其端口固定，物理链路数目也固定，在多于三点故障的情况下就难以保证正常通讯。

公开号CN 1859175A的中国发明专利公开了一种“内部可靠互连的通信设备”，该对比文件提出了一种通讯可靠互联方式，但其结构是一种平行结构，采用该方式时，只能限制互联的带框最大为2条链路的带宽，无法根据用户的需要灵活扩展带宽；备份方式不可靠，不能扩展，只有另外一条冗余链路可以备份，当通讯的两端交叉各有一个设备出现故障时，这种互联方式就没有可用的链路，导致通讯中断，失去网络备份的功能。没有及时处理网络互联异常手段，不能尽快消除网络故障。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可靠性和带宽可扩展的通讯网络连接方法及其装置，本发明的应用可以动态扩展通讯两端连接的物理连接通道，并通过连接的物理通道来扩展通讯的带宽，并同时实现了通讯网络的互联备份，提高了通讯网络的互联可靠性。

为达到上述目的，本发明提供了一种通讯网络连接方法，用于不限制端口数和物理链路数目的通讯网络两端设备的连接，其特征在于，包括：

链路聚合群设置步骤，用于将网络两端设备间的动态物理链路聚合到一起，形成一链路聚合群；

控制步骤，用于当所述链路发生故障时根据所述网络两端设备间传送的检测报文配置所述网络两端端口汇聚组以控制所述通讯网络的连接。

上述通讯网络连接方法，其特征在于，在所述控制步骤中，通过定时器触发定时检查端口物理状态，并在端口状态发生变化时即时向对端发送端口状态变化消息。

上述通讯网络连接方法，其特征在于，所述控制步骤进一步包括一端口汇聚组初始配置步骤，用于根据互连端口的数量对所述通讯网络两端设备设置端口汇聚组。

上述通讯网络连接方法，其特征在于，所述端口汇聚组最多为所述互连端口的数量。

上述通讯网络连接方法，其特征在于，所述端口汇聚组初始配置步骤进一步包括：

一默认本端所有UP端口初始为BLOCK状态的步骤；

一为所述端口指定归属端口汇聚组的步骤，用于分别为每个所述端口指定归属的端口汇聚组，且每个所述端口初始不归属任何端口汇聚组；

一为所述端口汇聚组指定端口的步骤，用于为每个所述端口汇聚组指定包含的端口，且每个所述端口汇聚组初始为空。

上述通讯网络连接方法，其特征在于，所述控制步骤还包括一判断对端检测报文接收情况的步骤，当对端检测报文接收成功时，进一步判断是否需要创建或加入端口汇聚组；当检测报文接收失败时，则将该端口设置为BLOCK状态，并从所述端口汇聚组删除该端口，再重新进行所述检测报文的接收判断。

上述通讯网络连接方法，其特征在于，所述检测报文接收失败通过是否超过定时器设置的时间进行判断，如超过定时器设置的时间，则检测报文接收失败。

上述通讯网路连接方法，其特征在于，所述判断是否需要创建或加入端口汇聚组的步骤，进一步包括：判断本端处于BLOCK状态或者FORWARD状态的步骤，如所述本端处于BLOCK状态，且对端检测报文接收正常，则提取对端信息查找所述本端对应的端口汇聚组并加入该端口汇聚组，同时设置所述本端为FORWARD状态；如本端处于FORWARD状态，且对端检测报文接收正常，则提取对端链路信息并判断当前链路是否异常，如异常，则设置所述本端为BLOCK状态，并从归属端口汇聚组中移除该端口。

上述通讯网络连接方法，其特征在于，所述当前链路是否异常的判断包括：

提取对端链路信息，查找其归属的端口汇聚组和Key值，并比较所述端口汇聚组与Key值是否一致，如不一致则异常，否则正常；或者，

判断对端收包异常次数是否达到一定阈值，达到则异常，否则正常。

上述通讯网络连接方法，其特征在于，所述检测报文至少包括本端当前端口汇聚配置信息、端口状态信息及Key信息。

上述通讯网络连接方法，其特征在于，所述检测报文的发送触发包括：定时器事件和端口状态发生变化的事件。

上述通讯网络连接方法，其特征在于，所述定时器触发定时检查端口物理状态的步骤进一步包括：

由定时器触发定时检测端口物理状态；

如果端口为UP状态，累计端口未收包次数，进一步检查端口是否处于FORWARD状态；否则端口维持BLOCK状态；

如果端口状态处于FORWARD状态，则统计端口未收包次数是否达到阈值，达到则从归属端口汇聚组中移除端口，并设置端口为BLOCK状态；如未达到，维持该端口处于FORWARD状态。

本发明进一步提供了一种应用上述方法的通讯网络连接装置，用于不限制端口数和物理链路数目的通讯网络两端设备的连接，其特征在于，该装置包括：

链路聚合群设置模块，用于将网络两端设备间的动态物理链路聚合到一起，形成一链路聚合群；

控制模块，用于当所述链路发生故障时根据所述网络两端设备间传送的检测报文配置所述网络两端端口汇聚组以控制所述通讯网络的连接。

与现有技术相比，本发明的应用可以提高通讯网络的可靠性，用户可以根据需要动态扩展冗余备份链路，在网络出现故障的时候快速切换到备用网络；可以动态扩展网络设备互联的带宽。本发明具体可带来如下有益效果：

1)网络可靠性可以动态扩展，用户可以自定义冗余备份链路的数目；冗链路的数目越多，备份越可靠；

2)可以动态扩展通讯网络互联的带宽，用户可以自定义物理互联链路的数目；互联链路带宽与物理互联数目成正比；

3)采用LINK中断响应、即时消息交互等手段，可以快速响应链路的故障情况，减少链路异常时间；

4)不限制网络互联的端口，不需要配置网络互联端口的绑定信息，用户可以在两个网络通讯设备之间任意选择端口进行互联；

5)不限制连接方法，网络两端只要是逻辑上一个交换机，物理上可以是两个堆叠的交换机。可以采用平面互联或者交叉互联等多种连接方法。

附图说明

图1A～1C，是应用本发明的网络设备连接示意图；

图2A～2C，是采用本发明的网络组网方式示意图；

图3A～3C，分别是图2A～2C的组网简化图；

图4是应用本发明方法的具体实现流程；

图5是应用本发明接收检测报文的处理流程图；

图6是应用本发明端口状态定时维护流程图；

图7是本发明通讯网络连接装置示意框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的实施方式进行详细描述，以更进一步了解本发明之目的、方案及功效，但不作为对本发明所附权利要求保护范围的限制。

本发明采用动态扩展通讯网络两端之间的物理通道的网络互联方法，将两个网络设备之间的动态物理链路聚合到一起，形成链路聚合群。根据端口的LINK中断等信息，快速的配置TRUNK信息。

参考图1A～1C，是应用本发明的网络设备连接示意图，网络两端的设备可以是一个交换板(如图1A)，也可以是两个主备备份交换板(如图1B)或者负荷分担工作的交换板(如图1C)。当采用一个独立的交换板实体时，只要在交换板上运行维护程序就可以实现该发明的网络互联方法。当采用主备备份的交换板时，根据备用交换板的工作状态不同进行不同的处理：如果交换板与其他网络内设备没有连通，没有业务流量，不参加实际交换，则可以把备用交换板的端口设置为BLOCK；如果交换板与其他网络内设备连通，参加实际交换，则类似下面的负荷分担方式。当采用负荷分担工作的交换板时，两个设备需要采用支持堆叠技术(目前主流的交换芯片都支持)的交换芯片，两个交换芯片之间需要级联，逻辑上看成一个交换板。无论那种情况逻辑上，两端都是一个交换板。

参考图2A～2C，是采用本发明的网络组网方式示意图，网络两端的设备之间可以用任意的物理通道连接。

参考图3A～3C，分别是图2A～2C的组网简化图，由于逻辑上两端都是一个交换机，所以网络组网图可以简化为图3A～3C所示，如图3A，网络两端的设备之间有2条物理通道连接，实现2条物理链路的带宽，有1条冗余链路，2条物理链路互为备份。如图3B，网络两端的设备之间有4条物理通道连接，实现4条物理链路的带宽，各自有3条冗余链路，4条物理通道互为备份。如图3C，网络两端的设备之间有n条物理通道连接，实现n条物理链路的带宽，各自有n-1条冗余链路，n条链路互为备份。

经过通讯网络互联通道的分组包分为协议栈报文和检测报文。检测报文，送到管理交换芯片的处理器，携带网络两端的链路维护信息，根据检测报文设置网络两端的端口TRUNK组(端口汇聚组)配置；经过网络链路传递的的正常协议栈报文，通过交换后交换到其他设备。检测报文带有本端端口状态、Key等信息，Key值由网络设备根据自己的物理信息生成，标识自己独一的网络属性。

本发明的通讯网络连接方法，用于不限制端口数和物理链路数目的通讯网络两端设备的连接，包括：链路聚合群设置步骤，用于将网络两端设备间的动态物理链路聚合到一起，形成一链路聚合群；控制步骤，用于当所述链路发生故障时根据所述网络两端设备间传送的检测报文配置所述网络两端端口汇聚组以控制所述通讯网络的连接。在所述控制步骤中，通过定时器触发定时检查端口物理状态，并在端口状态发生变化时即时向对端发送端口状态变化消息。

上述控制步骤进一步包括根据互连端口的数量对所述网络两端设备进行端口汇聚组初始配置步骤，其中端口汇聚组最多为互连端口的数量。该端口汇聚组初始配置步骤进一步包括：

一确定本端端口的初始状态的步骤；所述本端的所有UP端口的初始状态默认为BLOCK状态。

一为所述端口指定归属端口汇聚组的步骤，用于分别为每个所述端口指定归属的端口汇聚组，且每个所述端口初始不归属任何端口汇聚组；

一为所述端口汇聚组指定端口的步骤，用于为每个所述端口汇聚组指定包含的端口，且每个所述端口汇聚组初始为空。

在上述控制步骤中检测报文的触发包括：定时器事件和端口状态发生变化的事件，即：根据定时器的设置定时向对端所述发送检测报文或根据端口状态发生变化时即时向对端发送端口状态变化的消息。上述检测报文至少包括本端当前端口汇聚配置信息、端口状态信息及Key信息。

下面详细说明本发明的实现方法，参考图4，其主要包括以下步骤：

步骤S10，确定本端端口的初始状态。初始化时设置所有端口处于BLOCK状态，只能发送、接收检测报文，不能对正常报文进行转发。

步骤S20，根据互连端口的数量对交换芯片设置TRUNK组，最多即为互连端口数量。

步骤S30，分别为每个端口指定归属的TRUNK组，初始不归属任何TRUNK组；同时指定每个TRUNK组中包含的端口，初始为空。

步骤S40，根据定时器的设置或根据端口状态变化向对端发送检测报文。

在该步骤中，发送检测报文一般有以下几种条件触发：A)定时器事件；B)端口状态发生变化，例如收到端口UP中断。对于触发条件B，本端端口状态发生变化时，即时发送端口状态变化消息，为了避免发包过于频繁导致拥塞，需要设置一段时间内的发包上限。

对于触发条件A，设置定时器T1，可用设置为200ms，定时向对端发送检测报文。发送本端当前TRUNK配置、端口状态、Key等信息。

上述的检测报文格式可以私有；但是基于通用性考虑，报文格式可以采用LACPDU帧头+自定义格式。

步骤S50，接收并处理检测报文，并根据检测报文调整控制通讯网络的连接。

在步骤S50中，收到对端的检测报文时，判断是否需要创建/加入TRUNK组；TRUNK组与网络两端的Key值对应；从伙伴方接收检测报文，记录包含的信息，根据从伙伴方接收到的信息判断，发起方和伙伴方交换的协议信息的一致性是否已经达到将端口和其它端口聚合或者是作为单个端口的程度。如果可以，则查找本地的TRUNK组，确认是否已存在与伙伴方互连的组，并将本端口加入该组，同时设置端口状态为FORWARD，启用端口转发功能。否则，认为端口不具备加入TRUNK组的能力，设置端口处于BLOCK状态，并从当前TRUNK组中移除该端口。接收检测报文的具体处理流程如图5所示。参考图5，接收检测包括的具体处理流程如下：

步骤S501，端口收包，记录对端端口信息，根据协议数据包含的信息更新本端选择变量。

步骤S502，如果本端处于BLOCK状态，转步骤S503；如果本端处于FORWARD状态，转步骤S504。

步骤S503，本端处于BLOCK状态，查看对端收包是否正常，即是否处于同步状态。如果是，则根据对端信息查找本地对应的TRUNK组，将本端口加入该TRUNK组，并设置为FORWARD状态；否则，仅设置端口收包状态正常。

步骤S504，本端处于FORWARD状态，查看对端是否处于同步状态。如果对端收包正常，提取对端链路信息，并查找归属的TRUNK组和KEY值，比较是否一致，一致则认为当前链路工作正常；如果对端收包异常达到一定阈值，认为对端处于失步状态，或者提取的对端链路信息与本地的TRUNK组设置、KEY值不一致，都认为链路状态异常，将本端口相关状态初始化为默认值，并从归属TRUNK组中移除，设置为BLOCK状态。如果端口状态发生变化，认为需要立即发送检测包。

响应LINK状态变化中断，当端口DOWN时，立即从TRUNK组中删除。端口从DOWN变为UP时，需要双方经过检测报文的协商才能绑定。在进行端口收发检测报文的基础上，还需要定时对端口状态进行维护，这样做的原因在于由于物理链路或者网络状态等异常，检测报文的收发往往是不可预期的。端口状态定时维护的主要工作包括：

A)端口UP/DOWN状态查询；

B)端口未收包次数统计；

C)针对端口当前处于BLOCK或者FORWARD状态，根据未收包次数，对端口状态进行迁移。

参考图6，进一步说明端口状态定时维护具体流程：

步骤S601，根据端口状态维护定时器时间，查端口的物理状态。如果端口为UP状态，累积端口未收包次数；否则端口状态维持不变，即保持BLOCK状态。

步骤S602，对于状态为UP的端口，检查端口是否处于FORWARD，如果是，则统计该端口未收包次数是否达到阈值。步骤S603，如果端口未收包次数达到阈值，说明本端口与其伙伴方处于失步状态，将本端口相关状态初始化为默认值，并从归属TRUNK组中移除，设置为BLOCK状态。

步骤S604，如果端口未收包次数未达到阈值，说明链路状态在可预期的范围之内，维持端口处于FORWARD状态。如端口状态发生变化，认为需要立即发送检测包。

在步骤S601中，当端口为DOWN时，端口状态保持不变，并立即从TRUNK组中删除该端口。但端口从DOWN变为UP时，需要双发经过检测报文的协商才能绑定。

本发明还提供了一种应用上述通讯网络连接方法的通讯网络连接装置10，用于不限制端口和物理链路数目的通讯网络两端设备的连接，参考图7，该装置10包括：

链路聚合群设置模块101，用于将网络两端设备间的动态物理链路聚合到一起，形成一链路聚合群；控制模块102，用于当所述链路发生故障时根据所述网络两端设备间传送的检测报文配置所述网络两端端口汇聚组以控制所述通讯网络的连接。

本发明的通讯网络连接方式，是通过动态扩展通讯两端连接的物理连接通道来提高网络互联的带宽、可靠性。本发明的应用，不限制两端网络设备互联的端口和物理连接数目，用户可以根据自己的需要灵活增加物理连接(网线、光纤等)数目。该发明采用把用户的所有连接通道绑定到一个TRUNK内实现扩展带宽。采用增加物理连接数目的方法用户可以增加冗余链路的数目，实现通讯网络互联的备份，增加网络的可靠性。本发明还采用网络设备的端口中断机制即时发现网络中的异常，即时与对端交换链路维护信息，来及时发现网络互联的故障情况，减少故障时间。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，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 (13)

1、一种通讯网络连接方法，用于不限制端口数和物理链路数目的通讯网络两端设备的连接，其特征在于，包括：

链路聚合群设置步骤，用于将网络两端设备间的动态物理链路聚合到一起，形成一链路聚合群；

控制步骤，用于当所述链路发生故障时根据所述网络两端设备间传送的检测报文配置所述网络两端端口汇聚组以控制所述通讯网络的连接。

2、根据权利要求1所述的通讯网络连接方法，其特征在于，在所述控制步骤中，通过定时器触发定时检查端口物理状态，并在端口状态发生变化时即时向对端发送端口状态变化消息。

3、根据权利要求2所述的通讯网络连接方法，其特征在于，所述控制步骤进一步包括一端口汇聚组初始配置步骤，用于根据互连端口的数量对所述通讯网络两端设备设置端口汇聚组。

4、根据权利要求3所述的通讯网络连接方法，其特征在于，所述端口汇聚组最多为所述互连端口的数量。

5、根据权利要求3所述的通讯网络连接方法，其特征在于，所述端口汇聚组初始配置步骤进一步包括：

一默认本端所有UP端口初始为BLOCK状态的步骤；

一为所述端口指定归属端口汇聚组的步骤，用于分别为每个所述端口指定归属的端口汇聚组，且每个所述端口初始不归属任何端口汇聚组；

一为所述端口汇聚组指定端口的步骤，用于为每个所述端口汇聚组指定包含的端口，且每个所述端口汇聚组初始为空。

6、根据权利要求1所述的通讯网络连接方法，其特征在于，所述控制步骤还包括一判断对端检测报文接收情况的步骤，当对端检测报文接收成功时，进一步判断是否需要创建或加入端口汇聚组；当检测报文接收失败时，则将该端口设置为BLOCK状态，并从所述端口汇聚组删除该端口，再重新进行所述检测报文的接收判断。

7、根据权利要求6所述的通讯网络连接方法，其特征在于，所述检测报文接收失败通过是否超过定时器设置的时间进行判断，如超过定时器设置的时间，则检测报文接收失败。

8、根据权利要求6所述的通讯网路连接方法，其特征在于，所述判断是否需要创建或加入端口汇聚组的步骤，进一步包括：判断本端处于BLOCK状态或者FORWARD状态的步骤，如所述本端处于BLOCK状态，且对端检测报文接收正常，则提取对端信息查找所述本端对应的端口汇聚组并加入该端口汇聚组，同时设置所述本端为FORWARD状态；如本端处于FORWARD状态，且对端检测报文接收正常，则提取对端链路信息并判断当前链路是否异常，如异常，则设置所述本端为BLOCK状态，并从归属端口汇聚组中移除该端口。

9、根据权利要求8所述的通讯网络连接方法，其特征在于，所述当前链路是否异常的判断包括：

提取对端链路信息，查找其归属的端口汇聚组和Key值，并比较所述端口汇聚组与Key值是否一致，如不一致则异常，否则正常；或者，

判断对端收包异常次数是否达到一定阈值，达到则异常，否则正常。

10、根据权利要求1所述的通讯网络连接方法，其特征在于，所述检测报文至少包括本端当前端口汇聚配置信息、端口状态信息及Key信息。

11、根据权利要求1所述的通讯网络连接方法，其特征在于，所述检测报文的发送触发包括：定时器事件和端口状态发生变化的事件。

12、根据权利要求2所述的通讯网络连接方法，其特征在于，所述定时器触发定时检查端口物理状态的步骤进一步包括：

由定时器触发定时检测端口物理状态；

如果端口为UP状态，累计端口未收包次数，进一步检查端口是否处于FORWARD状态；否则端口维持BLOCK状态；

如果端口状态处于FORWARD状态，则统计端口未收包次数是否达到阈值，达到则从归属端口汇聚组中移除端口，并设置端口为BLOCK状态；如未达到，维持该端口处于FORWARD状态。

13、一种应用权利要求1～12任一项所述方法的通讯网络连接装置，用于不限制端口数和物理链路数目的通讯网络两端设备的连接，其特征在于，该装置包括：

链路聚合群设置模块，用于将网络两端设备间的动态物理链路聚合到一起，形成一链路聚合群；

控制模块，用于当所述链路发生故障时根据所述网络两端设备间传送的检测报文配置所述网络两端端口汇聚组以控制所述通讯网络的连接。

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