CN101222402A - 以太环网保护方法、系统及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种以太环网保护方法，用于包含中继设备的以太环网，该方法包括：在中继设备两侧各选一个距离中继设备最近且支持高速链路检测的节点，检测被选择的两个节点间的中继传输链路状态，在检测到中继传输链路故障时，阻塞其中一个被选择节点上与故障链路相连的端口，并向主节点上报链路故障报文；主节点收到链路故障报文后打开副端口。另外，本发明还提供了一种以太环网保护系统及一种节点。利用本发明所提供的技术方案，能够在包含中继设备的以太环网中，实现快速保护倒换，并避免环路的产生。

Description

以太环网保护方法、系统及装置
技术领域
本发明涉及环网保护技术，尤其涉及包含中继设备的以太环网保护方法、系统及装置。
背景技术
鉴于保护倒换迅速、故障自愈能力强等诸多优点，以太环网技术近年来受到了越来越多运营商的青睐。图1示出了以太环网结构示意图，包括一个主节点(Master Node)和多个传输节点(Transit Node)，它们构成一个环状结构。主节点连在环上的两个端口，其中一个称为主端口(Primary Port)，另一个称为副端口(Secondary Port)。在正常情况下，主节点只打开主端口而阻塞副端口，以避免产生环路形成广播风暴；当环路出现故障时，主节点打开副端口，使数据流避开因故障而断开的链路，实现数据流的正常传送。通常，主节点通过轮询机制(Polling Mechanism)和告警机制(AlertMechanism)来检测环路是否出现故障。其中，轮询机制是指：主节点周期性地从主端口发送健康检测(HELLO)报文，并判断是否能够从副端口上收到该HELLO报文，如果收到，则确定环路正常，主端口阻塞副端口；如果未收到，则确定环路发生故障，主节点打开副端口。告警机制是指：各个传输节点实时检测自身两个端口的状态，在检测到端口失效(DOWN)时，上报链路故障(LINK_DOWN)报文通知主节点，主节点收到后立即打开副端口，以实现以太环网的快速保护倒换。
在实际应用中，为了增强以太环网物理层穿透能力，有时会在两个节点之间增加中继设备，以延长传输距离。但是，这些中继设备通常都只是单纯的物理层设备，只执行物理层中继，不具备链路故障检测功能，在中继传输链路发生故障时无法向主节点上报LINK_DOWN报文，从而导致主节点不能及时获知链路状态，在中继传输链路发生故障时，无法实现快速保护倒换。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种以太环网保护方法、系统及装置，在包含中继设备的以太环网中，实现快速保护倒换。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种以太环网保护方法，用于包含中继设备的以太环网，该方法包括：
在中继设备两侧各选一个距离中继设备最近且支持高速链路检测的节点，检测被选择的两个节点间的中继传输链路状态，在检测到中继传输链路故障时，阻塞其中一个被选择节点上与故障链路相连的端口，并向主节点上报链路故障报文；主节点收到链路故障报文后打开副端口。
所述检测被选择的两个节点间的中继传输链路状态的过程包括：
被选择的两个节点均通过中继设备向对方发送检测请求报文，发出检测请求报文的节点判断是否接收到对端节点返回的检测应答报文，如果收到，则确定所述两个节点间的中继传输链路正常；否则，确定所述两个节点间的中继传输链路故障；
或者，其中一个被选择节点向另一个被选择节点发送检测请求报文，并判断是否接收到对端节点返回的检测应答报文，如果收到，则确定所述两个节点间的中继传输链路正常；否则，确定所述两个节点间的中继传输链路故障。
所述链路状态检测操作由被选择节点的硬件完成，或者由被选择节点的辅助CPU完成。
该方法进一步包括：检测到中继传输链路恢复正常后，先将被阻塞端口置于预阻塞状态；收到主节点下发的环路正常报文后，再将处于预阻塞状态的端口恢复至正常状态。
一种以太环网保护系统，包括形成环状结构的多个节点和中继设备，其中一个节点为主节点，在中继设备两侧各选一个距离中继设备最近且支持高速链路检测的节点，检测被选择的两个节点之间的中继传输链路状态，在检测到中继传输链路故障时，阻塞其中一个被选择节点上与故障链路相连的端口，并向主节点上报链路故障报文；主节点收到链路故障报文后打开副端口。
所述被选择节点包括：链路检测单元和故障处理单元，其中，
链路检测单元，用于通过中继设备向另一被选择节点发送检测请求报文，并判断是否接收到对方返回的检测应答报文，如果收到，则确定所述两个节点间的中继传输链路正常；否则，确定所述两个节点间的中继传输链路故障，并将检测结果发送给故障处理单元；
故障处理单元，用于在收到链路检测单元发来的链路故障检测结果后，阻塞自身所在节点与故障链路相连的端口，并向主节点上报链路故障报文。
所述故障处理单元进一步用于，在故障中继传输链路恢复正常，收到链路检测单元发来的链路正常检测结果后，将被阻塞端口置于预阻塞状态；并在收到主节点下发的环路正常报文后，再将处于预阻塞状态的端口恢复至正常状态。
一种节点，位于包含中继设备的以太环网中，且通过中继设备与另一节点相连，该节点包括：链路检测单元和故障处理单元，其中，
链路检测单元，用于通过中继设备向所述另一节点发送检测请求报文，并判断是否接收到对方返回的检测应答报文，如果收到，则确定这两个节点间的中继传输链路正常；否则，确定这两个节点间的中继传输链路故障，并将检测结果发送给故障处理单元；
故障处理单元，用于在收到链路检测单元发来的链路故障检测结果后，阻塞自身所在节点与故障链路相连的端口，并向主节点上报链路故障报文。
所述故障处理单元进一步用于，在故障中继传输链路恢复正常，收到链路检测单元发来的链路正常检测结果后，将被阻塞端口置于预阻塞状态；并在收到主节点下发的环路正常报文后，再将处于预阻塞状态的端口恢复至正常状态。
所述链路检测单元通过硬件实体实现，或者通过辅助CPU实现。
由此可见，本发明通过在中继设备两侧各选一个距离中继设备最近且支持高速链路检测的节点，并由这两个节点进行中继传输链路检测，在中继传输链路发生故障时，能够及时发现故障并上报LINK_DOWN报文通知主节点，从而达到快速保护倒换的目的。并且，进一步地，当中继传输链路故障恢复时，先将相关阻塞端口置于预阻塞状态，在收到主节点下发的环路正常报文后，再将处于预阻塞状态的端口恢复至正常状态，能够避免环路的产生。
附图说明
图1为现有技术中的以太环网结构示意图；
图2为本发明实施例中的以太环网保护方法流程示意图；
图3为本发明实施例中的以太环网结构示意图；
图4为本发明实施例中的节点结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
为了克服现有技术缺陷，本发明针对包含中继设备的以太环网提出了一种以太环网保护方法，其流程参见图2所示，主要包括以下步骤：
步骤201：在中继设备两侧各选一个距离中继设备最近且支持高速链路检测的节点。
其中，所述支持高速链路检测的节点是指以太环网中同时支持以太环网协议的普通节点，而非中继设备，它们支持高速链路检测，在链路发生故障时，可以主动上报LINK_DOWN报文通知主节点。
步骤202：检测被选择的两个节点之间通过中继设备的链路(以下简称中继传输链路)状态。
其中，步骤202所述检测中继传输链路状态的过程具体可通过以下方式实现：被选择的两个节点均通过中继设备向对方发送检测请求报文，发出检测请求报文的节点判断是否接收到对端节点返回的检测应答报文，如果收到，则确定这两个节点之间的中继传输链路正常，没有出现故障；否则，确定这两个节点之间的中继传输链路出现故障。或者，在被选择的两个节点中，只有其中一个节点向另一个节点发送检测请求报文，发出检测请求报文的节点根据是否收到另一个节点的检测应答报文来判断中继传输链路是否出现故障。
为提高中继传输链路检测速度，在节点芯片硬件支持的情况下，可以由硬件来完成链路检测操作，所述检测请求报文和检测应答报文可以采用802.1ag协议报文的格式；在节点是多核的情况下，可以利用辅助CPU来完成链路检测操作，所述检测请求报文和检测应答报文的格式可由节点自行确定；在其它情况下，可以采用优先处理检测报文(包括检测请求报文和检测应答报文)的方式。
步骤203：当检测到中继传输链路故障时，阻塞其中一个被选择节点上与故障链路相连的端口，并向主节点上报链路故障报文。
其中，阻塞的被选择节点可以通过预先设定的策略来配置，例如，可以事先设定被选择的两个节点之一为主检测节点，另一个为辅检测节点，当中继传输链路出现故障时，阻塞主检测节点与故障链路相连的端口，保留辅检测节点与链路相连的端口。或者，也可以通过约定，由发送检测请求报文的节点进行与故障链路相连的端口阻塞等。
步骤204：主节点收到链路故障报文后，打开副端口。
下面通过一个具体的例子对图2所示方法进行说明。
比如，参见图3所示以太环网结构，节点1至5均是支持环网协议的节点，中继设备位于节点2和节点3之间。如果节点2和节点3能够支持高速链路检测，则秉着距离中继设备最近且支持高速链路检测的原则，此时被选择的两个节点应该是节点2和节点3。为了检测节点2和节点3之间通过中继设备的链路是否正常，节点2通过中继设备向节点3发送检测请求报文，节点3收到节点2发来的检测请求报文后，向节点2返回检测应答报文。如果节点2能够收到节点3返回的检测应答报文，则说明节点2和节点3之间的中继传输链路正常，即中继设备以及中继设备与节点2之间的链路、中继设备与节点3之间的链路均正常；如果节点2收不到节点3返回的检测应答报文，则说明节点2和节点3之间的中继传输链路出现了故障。在检测到中继传输链路出现了故障的情况下，根据事先设定的节点阻塞策略(如由发出检测请求报文的节点执行与故障链路相连端口的阻塞操作)，节点2将阻塞与故障链路相连的端口(图3中，即阻塞节点2与中继设备相连的端口)，不允许任何报文(包括数据报文和协议报文)从该端口通过，并向主节点上报LINK_DOWN报文通知主节点；主节点收到通知后，立即打开副端口进行快速切换，以保证数据流的正常传送。
另外，为了提高中继传输链路检测速度，达到50ms电信级切换的要求，可以每10ms进行一次链路检测，如果连续三次(不限于三次，也可以为一次或者其它次数)都收不到检测应答报文，则认为中继传输链路出现故障。其中，检测周期可根据实际需求设置，不限于10ms。
可见，采用图2所示的方法后，在包含中继设备的以太环网中，即使中继设备不能够主动上报LINK_DOWN报文，主节点也能够及时获知中继传输链路故障，从而达到快速切换的目的。
另外，在被选择节点检测到中继传输链路故障，并阻塞了相应端口之后，如果该节点通过继续检测发现中继传输链路又恢复了正常，则此时该节点应先将相应被阻塞端口置于预阻塞状态(允许协议报文通过，但阻塞数据报文)，而不能将被阻塞端口立即恢复成正常状态(允许数据报文和协议报文通过)，因为此时主节点的副端口仍处于打开状态，如果立即将被阻塞端口恢复至正常状态，则会形成环路。等到主节点检测到整个环路恢复正常，阻塞了副端口，并下发环路正常(RING_UP_FLUSH_FDB)报文后，收到RING_UP_FLUSH_FDB报文的节点再将处于预阻塞状态的端口恢复至正常状态，可以避免环路的产生。具体到图3所示的例子中，在节点2阻塞了与中继设备相连的端口之后，如果节点2通过链路检测机制发现中继传输链路又恢复了正常，则此时节点2需将与中继设备相连的端口置为预阻塞状态，直到收到主节点下发的RING_UP_FLUSH_FDB报文后，才能将与中继设备相连的端口恢复至正常状态。
相应地，本发明还提供了一种以太环网保护系统，其示例性结构如图3所示，包括形成环状结构的多个节点和中继设备，其中有一个节点为主节点。为了达到快速保护倒换的目的，可以在中继设备两侧各选一个距离中继设备最近且支持高速链路检测的节点，检测被选择的两个节点之间的中继传输链路状态，在检测到中继传输链路故障时，根据事先设定的策略，阻塞其中一个被选择节点上与故障链路相连的端口，并向主节点上报链路故障报文；主节点收到链路故障报文后打开副端口。
参见图4所示，被选择节点具体可包括：链路检测单元和故障处理单元。其中，链路检测单元，用于通过中继设备向另一被选择节点发送检测请求报文，并判断是否接收到对方返回的检测应答报文，如果收到，则确定所述两个节点间的中继传输链路正常；否则，确定所述两个节点间的中继传输链路故障，并将检测结果发送给故障处理单元。故障处理单元，用于在收到链路检测单元发来的链路故障检测结果后，阻塞自身所在节点与故障链路相连的端口，并向主节点上报链路故障报文。
所述故障处理单元进一步用于，在故障中继传输链路恢复正常，收到链路检测单元发来的链路正常检测结果后，将被阻塞端口置于预阻塞状态；并在收到主节点下发的环路正常报文后，再将处于预阻塞状态的端口恢复至正常状态。
其中，所述链路检测单元通过硬件实体实现，或者通过辅助CPU实现。
以上所述对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述并不用以限制本发明，凡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 (10)

1.一种以太环网保护方法，用于包含中继设备的以太环网，其特征在于，该方法包括：
在中继设备两侧各选一个距离中继设备最近且支持高速链路检测的节点，检测被选择的两个节点间的中继传输链路状态，在检测到中继传输链路故障时，阻塞其中一个被选择节点上与故障链路相连的端口，并向主节点上报链路故障报文；主节点收到链路故障报文后打开副端口。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测被选择的两个节点间的中继传输链路状态的过程包括：
被选择的两个节点均通过中继设备向对方发送检测请求报文，发出检测请求报文的节点判断是否接收到对端节点返回的检测应答报文，如果收到，则确定所述两个节点间的中继传输链路正常；否则，确定所述两个节点间的中继传输链路故障；
或者，其中一个被选择节点向另一个被选择节点发送检测请求报文，并判断是否接收到对端节点返回的检测应答报文，如果收到，则确定所述两个节点间的中继传输链路正常；否则，确定所述两个节点间的中继传输链路故障。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述链路状态检测操作由被选择节点的硬件完成，或者由被选择节点的辅助CPU完成。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：检测到中继传输链路恢复正常后，先将被阻塞端口置于预阻塞状态；收到主节点下发的环路正常报文后，再将处于预阻塞状态的端口恢复至正常状态。
5.一种以太环网保护系统，包括形成环状结构的多个节点和中继设备，其中一个节点为主节点，其特征在于，在中继设备两侧各选一个距离中继设备最近且支持高速链路检测的节点，检测被选择的两个节点之间的中继传输链路状态，在检测到中继传输链路故障时，阻塞其中一个被选择节点上与故障链路相连的端口，并向主节点上报链路故障报文；主节点收到链路故障报文后打开副端口。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述被选择节点包括：链路检测单元和故障处理单元，其中，
链路检测单元，用于通过中继设备向另一被选择节点发送检测请求报文，并判断是否接收到对方返回的检测应答报文，如果收到，则确定所述两个节点间的中继传输链路正常；否则，确定所述两个节点间的中继传输链路故障，并将检测结果发送给故障处理单元；
故障处理单元，用于在收到链路检测单元发来的链路故障检测结果后，阻塞自身所在节点与故障链路相连的端口，并向主节点上报链路故障报文。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述故障处理单元进一步用于，在故障中继传输链路恢复正常，收到链路检测单元发来的链路正常检测结果后，将被阻塞端口置于预阻塞状态；并在收到主节点下发的环路正常报文后，再将处于预阻塞状态的端口恢复至正常状态。
8.一种节点，位于包含中继设备的以太环网中，且通过中继设备与另一节点相连，其特征在于，该节点包括：链路检测单元和故障处理单元，其中，
链路检测单元，用于通过中继设备向所述另一节点发送检测请求报文，并判断是否接收到对方返回的检测应答报文，如果收到，则确定这两个节点间的中继传输链路正常；否则，确定这两个节点间的中继传输链路故障，并将检测结果发送给故障处理单元；
故障处理单元，用于在收到链路检测单元发来的链路故障检测结果后，阻塞自身所在节点与故障链路相连的端口，并向主节点上报链路故障报文。
9.根据权利要求8所述的节点，其特征在于，所述故障处理单元进一步用于，在故障中继传输链路恢复正常，收到链路检测单元发来的链路正常检测结果后，将被阻塞端口置于预阻塞状态；并在收到主节点下发的环路正常报文后，再将处于预阻塞状态的端口恢复至正常状态。
10.根据权利要求8或9所述的节点，其特征在于，所述链路检测单元通过硬件实体实现，或者通过辅助CPU实现。
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