CN101252479A

CN101252479A - 一种环路检测方法和交换机

Info

Publication number: CN101252479A
Application number: CNA2008101032038A
Authority: CN
Inventors: 李蔚
Original assignee: Hangzhou H3C Technologies Co Ltd
Current assignee: Hangzhou H3C Technologies Co Ltd
Priority date: 2008-04-01
Filing date: 2008-04-01
Publication date: 2008-08-27

Abstract

本发明提供了一种环路检测方法和交换机，其中，方法包括：交换机针对要检测的虚拟局域网(VLAN)逐一执行以下步骤：生成针对一个要检测的VLAN的检测报文，并通过所有与该VLAN绑定的端口发送该检测报文；判断在设定的时限内是否接收到自身生成的针对该VLAN的检测报文，如果是，则确定存在针对该VLAN的环路。本发明不需要路由器中的中央处理器(CPU)进行复杂的生成树协议(STP)算法，并且，由于交换机针对一个VLAN只需要生成一个检测报文，将该检测报文通过所有与该VLAN绑定的端口进行发送即可，从而减小了环路检测对交换机的CPU造成的负担。

Description

一种环路检测方法和交换机

技术领域

本发明涉及网络通信技术，特别涉及一种环路检测方法和交换机。

背景技术

在以太网环境中，由于交换机的配置错误很可能会导致网络形成环路，如图1所示，如果配置交换机A、B、C之间链路所对应的端口均为与传送局域网(VLAN，Virtual Local Area Network)100绑定，在图中用V100表示，即用于传输发送至VLAN100的报文，则在交换机A、B、C之间会形成环路。一旦在以太网中出现环路，则会导致该环路内出现大量的广播风暴，影响交换机的性能，甚至导致整个以太网瘫痪。为了保证以太网的正常运行，以太网环路检测技术应运而生。

现有技术中，主要存在以下两种环路检测方法：

第一种是生成树协议(STP，Spanning Tree Protocol)方法，其基本思想是在网络中以交换机为节点生成转发树，由于转发树是没有环路的，所以，所有的数据报文只能在转发树指示的路径上传输，就不会产生广播风暴了。转发树通常由一个交换机作为根节点，根据一定的算法生成配置报文，并逐级发送该配置报文，非根节点的交换机接收到该配置报文后，根据该配置报文进行自身配置，并继续转发该配置报文，最终形成转发树。如果在某台交换机上从两个以上的端口接收到同一转发树的配置报文，则说明构成了环路，可以根据端口的配置从接收到配置报文的端口中选出一个端口，将其它接收到配置报文的端口阻塞。

第二种是基于端口的环路检测方法，该方法是在交换机端口上针对该端口所绑定的所有VLAN同时广播检测报文，并在端口上侦听广播检测报文，如果接收到自身发送的针对某个VLAN的检测报文，则说明以太网中存在针对该VLAN的环路，则停止针对该VLAN的数据报文的收发。

然而，上述的第一种方法需要交换机中的中央处理器(CPU)进行复杂的STP计算，由于STP的算法开销非常大，这必然对CPU造成很大的负担。上述的第二种方法中，交换机中的CPU在对每一个端口进行检测时，需要针对该端口的每一个VLAN都生成检测报文，例如，交换机的上行端口一般会同时绑定几千个VLAN，这样在进行环路检测时，需要CPU同时生成并发送几千个检测报文，并监听该几千个检测报文，这也需要占用CPU很大的开销，也必然对CPU造成很大的负担。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种环路检测方法和交换机，以便于减小环路检测对交换机的CPU造成的负担。

一种环路检测方法，该方法包括：交换机针对要检测的VLAN逐一执行以下步骤：

生成针对一个要检测的VLAN的检测报文，并通过所有与该VLAN绑定的端口发送所述检测报文；

判断在设定的时限内是否接收到自身生成的针对该VLAN的检测报文，如果是，则确定存在针对该VLAN的环路。

一种交换机，该交换机包括：中央处理器CPU和交换芯片；

所述CPU，用于针对要检测的VLAN逐一生成检测报文；判断在设定的时限内所述交换芯片是否接收到该CPU生成的针对一个VLAN的检测报文，如果是，则确定存在该VLAN的环路；

所述交换芯片，用于获取所述CPU生成的检测报文，通过所有与该检测报文所针对的VLAN绑定的端口，发送该检测报文，接收其它网络设备发送的检测报文。

由以上技术方案可以看出，在本发明提供的方法和交换机中，交换机针对要检测的VLAN逐一执行以下步骤：生成针对一个VLAN的检测报文，并通过所有与该VLAN绑定的端口发送该检测报文；判断在设定的时限内是否接收到自身生成的针对该VLAN的检测报文，如果是，则确定存在针对该VLAN的环路。本发明不需要路由器中的CPU进行复杂的STP算法，并且，由于交换机针对一个VLAN只需要生成一个检测报文，将该检测报文通过所有与该VLAN绑定的端口进行发送即可，即本发明是基于VLAN进行的环路检测；而现有技术中基于端口进行环路检测的方式，需要CPU同时生成与一个端口绑定的所有VLAN的检测报文，因此，本发明提供的技术方案大大减小了环路检测对交换机的CPU造成的负担。

附图说明

图1为现有技术中的一种形成环路的网络示意图；

图2为本发明实施例提供的一种网络架构图；

图3为本发明实施例提供的环路检测方法流程图；

图4为本发明实施例提供的交换机结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明提供的方法主要包括：交换机针对要检测的虚拟局域网VLAN逐一执行以下步骤：交换机生成针对一个VLAN的检测报文，并通过所有与该VLAN绑定的端口发送所述检测报文；判断在设定时限内是否接收到自身生成的针对该VLAN的检测报文，如果是，则确定存在针对该VLAN的环路。

如果在设定时限内没有接收到自身生成的针对该VLAN的检测报文，则确定不存在针对该VLAN的环路。

可以预先设定VLAN检测时间间隔，并根据该VLAN检测时间间隔逐一对与该交换机各端口绑定的VLAN进行环路检测。还可以设置环路检测定时器，当环路检测定时器到时后，触发交换机开始逐一针对各VLAN进行环路检测。当然，也可以根据需要即时触发交换机开始逐一针对各VLAN进行环路检测，也可以根据需要即时触发交换机针对某一VLAN进行环路检测。

下面以图2所示的网络架构为例对本发明提供的方法进行详细描述。图2所示的网络架构中，交换机C下行的三个端口分别与VLAN 100、VLAN200、VLAN 300绑定，交换机D下行的三个端口分别与VLAN 400、VLAN500、VLAN 600绑定，交换机C与交换机A之间的链路对应的端口与VLAN100、VLAN 200和VLAN 300绑定，交换机C与交换机B之间的链路对应的端口与VLAN 100、VLAN 200和VLAN 300绑定，交换机D与交换机B之间的链路对应的端口与VLAN 400、VLAN 500和VLAN 600绑定，交换机D与交换机A之间的链路对应的端口与VLAN 400、V LAN 500和V LAN600绑定，交换机A与交换机B之间的链路对应的端口与VLAN 100/VLAN200和VLAN 400绑定。下面以交换机C的环路检测过程为例进行描述。

当环路检测定时器到时后，交换机C开始以预设的VLAN检测时间间隔，逐一针对VLAN 100、VLAN 200、VLAN 300进行环路检测，其中，针对VLAN 100的环路检测方法可以如图3所示，该方法可以包括以下步骤：

步骤301：交换机C产生一个针对VLAN 100的检测报文，并将该检测报文通过自身所有与VLAN 100绑定的端口进行广播。

本步骤中，该检测报文中可以携带交换机C的标识信息，例如交换机C的MAC地址，用来识别该报文是自身生成的。另外，在该检测报文中还可以携带VLAN 100的标识信息，用于表征该检测报文是针对VLAN 100进行的环路检测报文。

其中，产生检测报文的操作由交换机C中的CPU执行，该CPU将产生的检测报文发送给交换机C中的交换芯片，该交换芯片可以将该检测报文进行复制后发送给所有与VLAN 100绑定的端口，通过所有与VLAN 100绑定的端口发送该检测报文。

步骤302：判断在设定的时限内是否接收到针对VLAN 100的检测报文，如果是，则执行步骤303，否则，执行步骤307。

步骤303：判断接收到的检测报文是否是自身生成的，如果是，则执行步骤304，否则，执行步骤306。

本步骤中，交换机C根据接收到的检测报文中携带的交换机标识信息，判断该检测报文是否是自身生成的。

步骤304：确定存在针对VLAN 100的环路。

步骤305：停止收发针对VLAN 100的数据报文，但保持收发检测报文。等待下一轮针对VLAN 100的环路检测，结束流程。

步骤306：通过除了接收该检测报文的端口之外的其它与VLAN 100绑定的端口，转发该检测报文。结束流程。

步骤307：确定不存在针对VLAN 100的环路。

步骤308：判断是否已经停止收发针对该VLAN 100的数据报文，如果是，则执行步骤309，否则结束流程。

由于可能在上一轮针对VLAN 100的环路检测中确定存在VLAN 100的环路，并停止收发针对VLAN 100的数据报文，但这一轮针对VLAN 100的环路已经消失，所以，在确定不存在针对VLAN 100的环路后进一步判断是否已经停止收发针对该VLAN 100的数据报文，如果是，则需要恢复收发针对该VLAN 100的数据报文。

步骤309：恢复收发针对该VLAN 100的数据报文，结束流程。

在图2所示的结构中，由于交换机C发送的针对VLAN 100的检测报文会在交换机A、交换机B和交换机C之间的链路中形成回路，所以，交换机C会接收到自身生成的针对VLAN 100的检测报文，所以，当交换机C接收到自身发送的针对VLAN 100的检测报文时，确定存在针对VLAN 100的环路，此时，交换机C会停止收发针对VLAN 100的数据报文，但保持收发检测报文。如果在下一轮针对VLAN 100的环路检测中，确定不存在VLAN100的环路，则恢复收发针对VLAN 100的数据报文。

当交换机C针对VLAN 300进行检测时，由于交换机A和交换机B之间的链路对应的端口没有与VLAN 300进行绑定，因此，交换机C不会接收到自身生成的针对VLAN 300的检测报文，所以，交换机C可以确定不存在针对VLAN 300的环路。

以上是对本发明提供的方法的描述，下面对本发明提供的交换机进行详细描述。图4为本发明实施例提供的交换机结构示意图，如图4所示，该交换机可以包括：CPU 410和交换芯片420。

CPU 410，用于针对要检测的VLAN逐一生成检测报文；判断在设定的时限内交换芯片420是否接收到CPU 410生成的针对一个VLAN的检测报文，如果是，则确定存在该VLAN的环路。

该CPU 410生成的检测报文可以携带该交换机的标识信息，例如该交换机的MAC地址，用来识别该报文是否是CPU 410生成的。另外，在该检测报文中还可以携带VLAN标识信息，用于表征该检测报文是针对哪个VLAN进行环路检测的。

交换芯片420，用于获取CPU 410生成的检测报文，通过所有与该检测报文所针对的VLAN绑定的端口发送该检测报文，接收其它网络设备发送的检测报文。

交换芯片420可以首先将CPU 410生成的检测报文进行复制，然后通过所有与该VLAN绑定的端口发送CPU 410生成的检测报文。

其中，CPU 410包括：检测报文生成单元411、第一判断单元412和第二判断单元413。

检测报文生成单元411，用于针对要检测的VLAN逐一生成检测报文。

第一判断单元412，用于判断交换芯片420在发送针对一个VLAN的检测报文后，在设定的时限内交换芯片420是否接收到针对该VLAN的检测报文，如果否，则确定不存在针对该VLAN的环路；如果是，则将该接收到的检测报文给第二判断单元412。

第二判断单元413，用于判断接收到的检测报文是否是该交换机生成的，如果是，则确定存在针对该VLAN的环路。

另外，交换芯片420，还可以用于在第二判断单元确定存在针对该VLAN的环路时，停止收发针对VLAN的数据报文。

该交换机还可以包括：第三判断单元414，用于在第一判断单元412确定不存在针对该VLAN的环路后，判断交换芯片420是否已经停止收发针对该VLAN的数据报文，如果是，向交换芯片420发送恢复通知；

此时，交换芯片420，还用于接收到恢复通知后，恢复收发针对VLAN的数据报文。

另外，交换芯片420，还可以用于在第二判断单元413判定接收到的针对该VLAN的检测报文不是该交换机生成的时，通过除了接收检测报文的端口之外的其它与VLAN绑定的端口，转发检测报文。

更进一步地，该交换机还可以包括：环路检测定时器430，用于在到时后，触发CPU 410根据预设的VLAN检测时间间隔，逐一针对要检测的VLAN生成检测报文。

由以上描述可以看出，在本发明提供的方法和交换机中，交换机针对要检测的VLAN逐一执行以下步骤：生成针对一个VLAN的检测报文，并通过所有与该VLAN绑定的端口发送该检测报文；判断在设定的时限内是否接收到自身生成的针对该VLAN的检测报文，如果是，则确定存在针对该VLAN的环路。本发明不需要路由器中的CPU进行复杂的STP算法，并且，由于交换机针对一个VLAN只需要生成一个检测报文，将该检测报文通过所有与该VLAN绑定的端口进行发送即可，即本发明是基于VLAN进行的环路检测；而现有技术中基于端口进行环路检测的方式，需要CPU同时生成与一个端口绑定的所有VLAN的检测报文，因此，本发明提供的技术方案大大减小了环路检测对交换机的CPU造成的负担。

并且，本发明中路由器生成针对一个VLAN的检测报文后，将该生成的检测报文通过与该VLAN绑定的所有端口发送，使得路由器的各端口一次只发送一个检测报文；而现有技术中基于端口的环路检测方法，需要在一个端口同时发送与该端口绑定的所有VLAN的检测报文，如果该端口绑定的VLAN数目很多，可能会影响该端口数据报文的发送，从而造成该端口的业务中断，而本发明提供的方法和路由器则避免了这一问题的发生。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims

1. 一种环路检测方法，其特征在于，该方法包括：交换机针对要检测的虚拟局域网VLAN逐一执行以下步骤：

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当预设的环路检测定时器到时后，触发所述交换机根据预设的VLAN检测时间间隔，针对要检测的VLAN逐一执行权利要求1中所述的各步骤。

3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断在设定的时限内是否接收到自身生成的针对该VLAN的检测报文，如果是，则确定存在针对该VLAN的环路，具体包括：判断在设定的时限内是否接收到针对该VLAN的检测报文，如果否，则确定不存在针对所述VLAN的环路；如果是，进一步判断所述接收到的针对该VLAN的检测报文是否是自身生成的，如果是，则确定存在针对该VLAN的环路。

4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在确定不存在针对所述VLAN的环路之后还包括：判断是否已经停止收发针对所述VLAN的数据报文，如果是，则恢复收发针对所述VLAN的数据报文。

5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如果确定所述接收到的针对所述VLAN的检测报文不是自身生成的，则通过除了接收所述检测报文的端口之外的其它与所述VLAN绑定的端口，转发所述检测报文。

6. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述检测报文携带生成该检测报文的交换机标识信息；

所述交换机根据接收到的检测报文中携带的交换机标识信息，执行判断所述接收到的检测报文是否是自身生成的步骤。

7. 根据权利要求1所述的方法，在所述确定存在针对该VLAN的环路之后还包括：停止收发针对所述VLAN的数据报文。

8. 一种交换机，其特征在于，该交换机包括：中央处理器CPU和交换芯片；

9. 根据权利要求8所述的交换机，其特征在于，所述CPU包括：检测报文生成单元、第一判断单元和第二判断单元；

所述检测报文生成单元，用于针对要检测的VLAN逐一生成检测报文；

所述第一判断单元，用于判断在所述交换芯片在发送针对一个VLAN的检测报文后，设定的时限内所述交换芯片是否接收到针对该VLAN的检测报文，如果否，则确定不存在针对该VLAN的环路；如果是，则将该接收到的检测报文给所述第二判断单元；

所述第二判断单元，用于判断所述接收到的检测报文是否是该交换机生成的，如果是，则确定存在针对该VLAN的环路。

10. 根据权利要求9所述的交换机，其特征在于，所述交换芯片，还用于在所述第二判断单元确定存在针对该VLAN的环路时，停止收发针对所述VLAN的数据报文。

11. 根据权利要求10所述的交换机，其特征在于，该交换机还包括：第三判断单元，用于在所述第一判断单元确定不存在针对所述VLAN的环路后，判断所述交换芯片是否已经停止收发针对所述VLAN的数据报文，如果是，向所述交换芯片发送恢复通知；

所述交换芯片，还用于接收到所述恢复通知后，恢复收发针对所述VLAN的数据报文。

12. 根据权利要求9所述的交换机，其特征在于，所述交换芯片，还用于在所述第二判断单元判定所述接收到的针对所述VLAN的检测报文不是该交换机生成的时，通过除了接收所述检测报文的端口之外的其它与所述VLAN绑定的端口，转发所述检测报文。

13. 根据权利要求8所述的交换机，其特征在于，该交换机还包括：环路检测定时器，用于在到时后，触发所述CPU根据预设的VLAN检测时间间隔，逐一针对要检测的VLAN生成检测报文。