CN101160909B - 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

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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虚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A11、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A11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A11和网络设备B12的RPR接口上运行VRRP协议,可以将网络设备A11和网络设备B12构成一个VRRP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A11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扑结构,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A、B、C分别通过路由器A、B、C与互联网进行通信。在路由器A、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VRRP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。这种缓慢的主备切换速度,不能满足一些实时业务的需求。这里,多个网络设备构成一个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虚拟三层交换 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备份节点,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:将弹性分组环上的网络设备的弹性分组环RPR接口设置为支持桥模式,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,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;
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。
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扑结构发生变化,导致某个连通域内新增至少一个主节点时,该方法进一步包括:该连通域内存在的所有主节点发出虚拟路由冗余协议扩展报文,如果该连通域内的某个主节点收到其他主节点发出的虚拟路由冗余协议扩展报文后,虚拟路由冗余协议组中该连通域内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某个连通域内的备份节点记录主节点的RPR接口的介质访问控制地址,当弹性分组环的拓扑结构发生变化,导致该连通域内原来的主节点失效时,备份节点检查自身的拓扑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。
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,网络设备之间通过弹性分组环连接,将弹性分组环上的网络设备的弹性分组环RPR接口设置为支持桥模式,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,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;
对于即将构成虚拟路由冗余协议组的网络设备,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VRRP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环的拓扑结构示意图;
图3为现有技术中运用VRRP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环中的网络设备的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,VirtualLAN)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,假设为网络设备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:分别为网络设备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和网络设备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VRRP组,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个虚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:网络设备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至网络设备F56通过RPR环连接,将网络设备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B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VRRP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环上的多个网络设备组成一个以上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组及虚拟三层交换设备。
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组,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组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致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环的拓扑结构发生变化,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扑表,并判断当前的拓扑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拓扑收敛特性,加快主备切换的速度。所述50ms拓扑收敛的特性指的是:RPR环上的所有网络设备均会在50ms内收集该RPR环的拓扑信息,并根据收集到的拓扑信息进行主备切换。
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 (4)

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:将弹性分组环上的网络设备的弹性分组环RPR接口设置为支持桥模式,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,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;
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。
2.根据权利要求1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组环的拓扑结构发生变化,导致某个连通域内新增至少一个主节点时,该方法进一步包括:该连通域内存在的所有主节点发出虚拟路由冗余协议扩展报文,如果该连通域内的某个主节点收到其他主节点发出的虚拟路由冗余协议扩展报文后,虚拟路由冗余协议组中该连通域内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。
3.根据权利要求1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某个连通域内的备份节点记录主节点的RPR接口的介质访问控制地址,当弹性分组环的拓扑结构发生变化,导致该连通域内原来的主节点失效时,备份节点检查自身的拓扑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。
4.一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,网络设备之间通过弹性分组环连接,其特征在于,将弹性分组环上的网络设备的弹性分组环RPR接口设置为支持桥模式,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,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;
对于即将构成虚拟路由冗余协议组的网络设备,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。
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