CN101160909A - 一种在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议的方法，包括：为每个即将构成虚拟路由冗余协议组的网络设备的弹性分组环接口，创建支持多个介质访问控制地址的接口；将所有即将构成虚拟路由冗余协议组的网络设备的弹性分组环接口和支持多个介质访问控制地址的接口，划分在同一个虚拟局域网内；在划分后的虚拟局域网内运行虚拟路由冗余协议，生成至少一个虚拟三层交换设备。本发明还公开了一种在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议的系统。本发明所提供的方法及系统，通过在网络设备创建虚拟以太网接口，在包含虚拟以太网接口和弹性分组环接口的虚拟局域网内运行虚拟路由冗余协议，生成多个虚拟三层交换设备。

Description

一种在弹性分组环上实现虛拟路由冗余协议的方法及系统 技术领域

本发明涉及路由技术， 尤指一种在弹性分组环上实现虚拟路由冗余 协议的方法及系统。 发明背景

图 1为现有的在弹性分组环（RPR, Resilient Packet Ring )上实现 虚拟路由冗余协议（ VRRP, Virtual Router Redundancy Protocol )的系统 结构图。 如图 1所示， 该 RPR环包括网络设备 All、 网络设备 B12、 网 络设备 C13、 网络设备 D14、 网络设备 E15、 网络设备 F16。 所述网络 设备 All至网络设备 F16能够支持 RPR协议， 每个网络设备的 RPR接 口可以支持两种工作模式， 分别是路由模式和桥模式。 所述路由模式是 指， 在 RPR接口上承载 IP业务或 MPLS业务等； 所述桥模式是指， 在 RPR接口上承载以太网业务。上述图 1提及的网络设备可以是支持 RPR 协议的路由器或三层交换机等。

如图 1所示， 通过在网络设备 All和网络设备 B12的 RPR接口上 运行 VRRP协议，可以将网络设备 Al l和网络设备 B12构成一个 VRJRP 组， 该 VRRP组具有虚拟的 RPR接口。

对网络设备 C13至网络设备 F16而言， 网络设备 All和网络设备 B12构成的 VRRP组相当于一个虚拟三层交换设备 17,该虚拟三层交换 设备 17能够实现三层交换机或路由器的功能。 相应地， 虚拟出的 RPR 接口类似于虚拟三层交换设备 17的缺省网关。 RPR环上的网络设备 C13 至网络设备 F16可以通过虚拟三层交换设备 17的 RPR接口 , 与其它网 络进行通信。 上述 RPR环具有互逆双环的拓朴结构， 该 RPR环具有的 两个子环均能传输数据， 这两个子环被称为 RPR0环和 RPR1环。 如图 2所示， RPR0环的数据传送方向为顺时针方向， RPR1环的数据传送方 向为逆时针方向。 RPR环上的每个网络设备都采用以太网中的 48位介 质访问控制 （MAC, Medium Access Control )地址作为该设备的地址标 识。

所述 VRRP协议具有以下功能： 将网络中的一个以上的路由器构成 至少一个 _VRRP组，每个 _VRRP组相对于网络中未构成 VRRP组的设备 而言， 是一个虚拟的路由器。 如图 3 所示， 以太网中的主机八、 B、 C 分别通过路由器 、 B、 C与互联网进行通信。 在路由器 、 B、 C上运 行 VRRP协议， 将上述路由器 A、 B和 C构成一个 VRRP组， 该 VRJ P 组相当于一个虚拟的路由器， 以太网上的主机能够通过该虚拟的路由器 与互联网进行通信。

现有技术中，当一组网络设备通过运行 VRRP协议构成 VRRP组后， 该 VRRP组中的每个网络设备均能根据 VRRP协议产生虚拟的 MAC地 址和 IP地址。根据 IEEE802.17协议， RPR环上的网络设备的 RPR接口 除了支持自身的 MAC地址外， 最多只能再支持 2个 MAC地址。 这样 的话， 该网络设备最多只能构成 2个 VRRP组， 生成 2个虚拟三层交换 设备。 因此， 当网络中需要运用 VRRP协议虚拟出多个三层交换设备， 以便提供多种功能的服务和较高的传输带宽时， 现有技术的方法将不能 满足网络的需要。 不仅如此， RPR环上的一组网络设备根据 VRRP协议 虚拟出一个三层交换设备后， 受 VRRP协议的限制， 该虚拟三层交换设 备中的备份节点最快也要 3秒的时间， 才能检测到主节点的故障失效情 况， 并进行主备切换。 这种緩慢的主备切换速度， 不能满足一些实时业 务的需求。 这里， 多个网絡设备构成一个 VRRP组后， 需要将某个网络 设备确定为该 VRRP组的主节点， 并主要由主节点负责虛拟三层交换设 备的三层交换工作， 故该主节点又称为虚拟三层交换设备的主节点； 该

VRRP组中的其它网络设备皆为 ^分节点， 当主节点无法正常运行时， 由某个备份节点代替主节点完成虚拟三层交换设备的主要工作。 发明内容

有鉴于此， 本发明的主要目的在于提供在弹性分组环上实现虚拟 路由冗余协议的方法和系统，使得虚拟路由冗余协议能够更好地在弹 性分组环上生成多个虚拟路由器。

为达到上述目的， 本发明的技术方案具体是这样实现的： 一种在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议的方法， 该方法包括： 口， 创建支持多个介质访问控制地址的接口；

将所有即将构成虚拟路由冗余协议组的网络设备的弹性分组环接 口和支持多个介质访问控制地址的接口， 划分在同一个虛拟局域网内； 在划分后的虚拟局域网内运行虚拟路由冗余协议， 生成至少一个虚 拟三层交换设备。

当虚拟路由冗余协议组中的主节点检测到弹性分组环的拓朴结构 发生变化时， 该方法进一步包括： 所述主节点发出虚拟 由冗余协议扩 散报文， 在该主节点收到其他主节点发出的虚拟路由冗余协议扩散报文 后， 虚拟路由冗余协议组中的所有主节点根据虚拟路由冗余协议协商确 定新的主节点， 再由未被确定为主节点的其它节点记录该新的主节点的 RPR接口的介质访问控制地址。

该方法进一步包括： 虚拟路由冗余协议组中的备份节点记录主节点 的 RPR接口的介质访问控制地址， 当弹性分组环的拓朴结构发生变化 B于，备份节点检查自身的拓朴表中是否记录有主节点的 RPR接口的介质 访问控制地址， 如果有则不做处理； 如果没有， 备份节点判定主节点失 效， 则根据虛拟路由冗余协议与其他备份节点协商确定新的主节点， 再 由未被确定为主节点的其它节点记录该新的主节点的 RPR接口的介质 访问控制地址。

一种在弹性分組环上实现虚拟路由冗余协议的系统， 该系统中的网 络设备设置有弹性分组环接口， 网络设备之间通过弹性分组环连接， 所 述即将构成虛拟路由冗余协议组的网絡设备进一步设置有支持多个介 质访问控制地址的接口；

对于即将构成虚拟路由冗余协议组的网絡设备， 将这些网络设备的 弹性分组环接口和支持多个介质访问控制地址的接口划分在同一个虚 拟局域网内， 并在该虚拟局域网内运行虚拟路由冗余协议， 生成至少一 个虚拟三层交换设备。

由上述技术方案可见， 本发明的这种在弹性分组环上实现虚拟路 由冗余协议的方法， 在 RPR环上为即将构成 VRRP组的网络设备创 建以太网 （VE, Virtual Ethernet )接口， 并将所有即将构成 VRRP组 的网络设备的 VE接口和 RPR接口划分在同一个 VLAN内， 再在所 划分的 VLAN内运行 VRRP协议，从而在 RPR环上实现 VRRP协议。 此外， 由于网络设备上创建的 VE接口可以很好地支持多个 MAC地 址， 因此该方法能够同时在 RPR环上生成多个 VRRP组， 使得 RPR 环具有多个虚拟三层交换设备。

本发明还提供了一种在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议的 系统， 将该系统中的网络设备的 RPR接口设置为支持桥模式， 并在 即将构成 VRJRP组的网络设备上创建 VE接口， 然后在所创建的 VE 接口上运行 VRRP协议， 使得 PRR环上能够生成多个 VRRP组。 附图简要说明

图 1为现有技术中在 RPR环上实现 VRRP协议的系统结构图； 图 2为现有技术中 RPR环的拓朴结构示意图；

图 3为现有技术中运用 VR P协议构成虚拟路由器的示意图； 图 4为本发明一个实施例中在 RPR环上实现 VRRP协议的流程 图；

图 5为本发明一个实施例中在 RPR环上实现 VRRP协议的系统 结构图。 实施本发明的方式

在本发明的一个实施例中， 首先在 RPR环中的网絡设备的 RPR 接口上创建能够支持多个 MAC地址的接口， 并将该支持多个 MAC 地址的接口和 RPR接口划分在同一个虚拟局域网 （VLAN, Virtual LAN ) 中， 再在划分后的 VLAN内运行 VRRP协议， 就可在 RPR环 中实现多个虚拟三层交换设备。

该实施例中， 所述能够支持多个 MAC地址的接口为 VE接口。 由于需要在 RPR环的网络设备的 RPR接口上创建 VE接口， 故要求 该网络设备的 RPR接口能够支持桥模式。 具体原因为： 从 VE接口 发出的报文均为二层以太网报文， 如果在路由模式下， 该报文无法直 接承载在 RPR环上； 而处于桥模式的网络设备能够按照 RPR协议对 二层以太网报文进行封装， 将 VE接口发出的报文承载到 RPR环上。

下面以 RPR环中的 2个网络设备， 假设为网絡设备 A和网络设 备 B，构成 3个虚拟三层交换设备的过程为例，对本实施例详加说明， 具体过程见图 4。 在构成虚拟三层交换设备之前， 根据 VRRP协议， 将 RPR环上的所有网络设备的 RPR接口设置为支持桥模式， 这些网 络设备包括网络设备 A和网络设备 B。

步骤 401 : 分别为网絡设备 A和网络设备 B的 RPR接口创建一 个 VE接口。 所述 VE接口的特性和以太网接口相同， 可以同时支持 多个 MAC地址。

该步骤中， 所述创建 VE接口的方法具体为： 在网络设备的接口 索引表中为该 VE接口增加一条记录， 并设置该 VE接口的 MAC地 址和 IP地址， 以便其他设备能够对该接口进行访问或操作。

步骤 402: 将网络设备 A的 VE接口和 RPR接口， 以及网络设备 B的 VE接口和 RPR接口划分在同一个 VLAN内。

执行完该步骤， 网络设备 A和网絡设备 B的 VE接口和 RPR接 口就隶属于同一个 VLAN。 一旦网络中出现针对该 VLAN的广播消 息等， 网絡设备 A的 VE接口和 RPR接口， 以及网络设备 B的 VE 接口和 RPR接口都能够接收到该广播消息。

步骤 403: 分别为待构成的 3个 VRRP组设置对应的组标识和 IP 地址， 再在划分后的 VLAN内运行以太网的 VRRP协议， 生成这 3 个 VR P組， 从而虚拟出 3个虚拟三层交换设备。 这 3个虚拟交换设 备使用预先设置的组标识和 IP地址。

图 5为本发明一个实施例中在 RPR环上实现 VRRP协议的系统 结构图。 同样地， 以 RPR环中的 2个网络设备， 假设为网络设备 A 和网络设备 B, 构成 3个虛拟三层交换设备为例， 对图 5所示的系统 结构进行介绍。 该系统包括： 网絡设备 A51、 网络设备 B52、 网络设 备 C53、 网络设备 D54、 网络设备 E55、 网络设备 F56。 其中， 网络 设备 A51至网絡设备 F56通过 RPR环连接， 将网络设务 A51至网络 设备 F56的 RPR接口设置为支持桥模式。 如图 5所示， 所述网络设 备 A和网络设备 B还设置有 VE接口， 将网络设备 A的 VE接口和 RPR接口， 以及网络设备 Β 的 VE接口和 RPR接口划分在同一个 VLAN中。 之后， 设置 3个组标识和 IP地址， 并在划分的 VLAN内 运行以太网的 VR P协议， 构成对应的 3个 VRRP组。

与图 4所示的流程和图 5所示的系统类似的， 当需要由 2个网络 设备构成任意多个 VRRP组及虚拟三层交换设备时， 只需根据 VRRP 协议设置对应数量的组标识和 IP 地址， 并在划分的 VLAN 内运行 VRRP协议， 即可构成上述 VRRP组。 如果需要由 RPR环上的多个 网絡设备组成一个以上 VRRP组， 也可按照图 4所示的方法，在即将 构成 VRRP组的多个网络设备上创建 VE接口， 并将这多个网络设备 的 RPR接口和 VE接口划分在同一个 VLAN内， 再根据 VRRP协议 设置一个以上的组标识和 IP地址，并在划分后的 VLAN内运行 VRRP 协议， 从而构成一个以上的 VRRP组及虛拟三层交换设备。

本实施例描述的 RPR环上具有 6个网络设备， 实际应用时， RPR 环上的网络设备可以是任意多个的。对于存在任意多个网络设备的情 况， 在 RPR环上创建多个 VRRP組， 虚拟产生多个虚拟三层交换设 备的方法及系统与本实施例相同， 此处不再详述。

按照本发明的方法在 RPR环上实现 VRRP协议后， 本发明进一 步提供了一种在 VRRP组中进行主备切换的方法，所述主备切换指的 是 VRRP組的连通域内的各个节点协商产生主节点的操作。 其中， 连 通域指的是一个特定区域，该区域内的各个节点之间能够进行信息或 业务交互。当 VRRP组中的节点发生故障或其他原因导紋 VRRP组的 各个连通域包含的节点发生变化，从而出现新的连通域或旧的连通域 的结构发生变化时， 某个连通域内原来的主节点可能失效， 或者该连 通域内出现多个主节点， 这时需要在该连通域进行主备切换， 协商确 定一个新的主节点。 由于 RPR环的拓朴结构发生变化， 导致某个连通域出现以下两 种情况： 其一， 该连通域内新增至少一个主节点； 其二， 该连通域内 原来的主节点失效， 导致该连通域内不存在主节点。

对于某个连通域内新增至少一个主节点的情况， 该连通域内存在 的所有主节点将在 RPR环上发送 VRRP扩展报文， 如果该连通域内 的某个主节点没有收到其他主节点发出的 VRRP扩展报文，则证明该 连通域内只存在一个主节点， 此时不必进行主备切换， 同时该连通域 内的各个备份节点根据 VRRP协议记录该主节点的 RPR接口的 MAC 地址。如果连通域内的某个主节点收到其他主节点发出的 VRRP扩展 报文， 该连通域内的各个主节点根据 VRRP 协议协商确定新的主节 点， 并由其他未被确定为主节点的节点记录新的主节点的 RPR接口 的 MAC地址。

对于某个连通域内原来的主节点失效的情况， 该连通域内的各个 备份节点将检查自身保存的拓朴表，并判断当前的拓朴表中是否存在 原来的主节点的 RPR接口的 MAC地址， 如果存在，表明该连通域内 原来的主节点没有失效， 不必进行主备切换。 如果不存在， 表明该连 通域内原来的主节点失效，各个备份节点根据 VRRP协议协商确定新 的主节点，并由其他未被确定为主节点的节点记录新的主节点的 RPR 接口的 MAC地址。

在使用 VRRP协议发现连通域内的主节点失效后，可以利用 RPR 环具有的 50ms拓朴收敛特性， 加快主备切换的速度。 所述 50ms拓 朴收敛的特性指的是： RPR环上的所有网絡设备均会在 50ms内收集 该 RPR环的拓朴信息， 并根据收集到的拓朴信息进行主备切换。

以上所述， 仅为本发明的较佳实施例， 并非用于限定本发明的保 护范围。

Claims (6)

1. 权利要求书

   1、 一种在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议的方法， 其特征在 于， 该方法包括： 为每个即将构成虚拟路由冗余协议组的网络设备的弹 性分组环 RPR接口， 创建支持多个介质访问控制地址的接口；

   将所有即将构成虚拟路由冗余协议组的网络设备的弹性分组环接 口和支持多个介质访问控制地址的接口， 划分在同一个虚拟局域网内； 在划分后的虛拟局域网内运行虚拟路由冗余协议， 生成至少一个虚 拟三层交换设备。
2. 2、 据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 该方涤进一步包括： 将弹性分组环上的网络设备的 RPR接口设置为支持桥模式；所述支持多 个介质访问控制地址的接口为虚拟以太网 VE接口。
3. 3、 根据权利要求 1或 2所述的方法， 其特征在于， 当虚拟路由冗 余协议组中的主节点检测到弹性分組环的拓朴结构发生变化时， 该方法 进一步包括： 所述主节点发出虚拟路由冗余协议扩散报文， 在该主节点 收到其他主节点发出的虚拟路由冗余协议扩散报文后， 虚拟路由冗余协 议组中的所有主节点根据虚拟路由冗余协议协商确定新的主节点， 再由 未被确定为主节点的其它节点记录该新的主节点的 RPR接口的介质访 问控制地址。
4. 4、 根据权利要求 1或 2所述的方法， 其特征在于， 该方法进一步 包括：虚拟路由冗余协议组中的备份节点记录主节点的 RPR接口的介质 访问控制地址， 当弹性分组环的拓朴结构发生变化时， 备份节点检查自 身的拓朴表中是否记录有主节点的 RPR接口的介质访问控制地址，如果 有则不做处理； 如果没有， 备份节点判定主节点失效， 则根据虚拟路由 冗余协议与其他备份节点协商确定新的主节点， 再由未被确定为主节点 的其它节点记录该新的主节点的 RPR接口的介质访问控制地址。
5. 5、 一种在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议的系统， 该系统中 的网络设备设置有弹性分组环接口， 网絡设备之间通过弹性分组环连 接， 其特征在于， 所述即将构成虚拟路由冗余协议组的网络设备进一步 设置有支持多个介质访问控制地址的接口；

   对于即将构成虚拟路由冗余协议组的网络设备， 将这些网絡设备的 弹性分組环接口和支持多个介质访问控制地址的接口划分在同一个虚 拟局域网内， 并在该虚拟局域网内运行虚拟路由冗余协议， 生成至少一 个虚拟三层交换设备。
6. 6、 根据权利要求 5 所述的系统， 其特征在于， 所述支持多个介质 访问控制地址的接口为虚拟以太网 VE接口。