CN101286890B - 一种基于虚拟局域网的快速冗余的实现方法 - Google Patents

Abstract

一种基于虚拟局域网的快速冗余的实现方法(VLAN-DT-Ring)，其特征一在一个冗余的物理连路上可以根据VLAN组的配置实现多个逻辑冗余环协议，分别形成冗余保护，每个逻辑的冗余环的保护倒换时间小于50毫秒。其特征二在于VLAN-DT-Ring协议能快速检测每个逻辑换得状态，并快速刷新VLAN-DT-Ring的状态。其特征三每个VLAN-DT-Ring的主站可以分配在同各一个网络节点上或不同的网络节点上，实现网络业务的分流，实现网络负载的均衡，提高网络数据的实时性和网络的可靠性。

Description

一种基于虚拟局域网的快速冗余的实现方法

技术领域

本发明涉及建立一种基于虚拟局域网的快速冗余网络的实现方法，引入虚拟冗余环的概念，实现了不同业务的冗余组网和网络负载均衡，提高了网络带宽的利用率。从而提高网络的可靠性、安全性。

背景技术

在我国电力、煤炭监控通信网络中存在多种网络信息，如远动四遥信息---遥控、遥测、遥信、遥调；但随着数字化变电站和无人值守变电站的发展，需要上传遥视信息。由于资源的限制，遥信、遥测、遥控、遥测、遥视同时承载在同一个网络系统中。为了保证各种信息的安全性和可靠性，需要将遥信、遥测、遥控、遥测与遥视进行隔离传输，以上需求在北京奥运配电网络监控中得到广泛的应用。

我司根据电力、煤炭监控通信网络的要求和特点开发了在同一网络中传输不同的信息，并采用基于VLAN的快速冗余的方法，可靠的将数据进行分离，实现网络负载均衡，保证了网络的可靠性和安全性。

VLAN-DT-Ring协议是我司在网络冗余技术上的进一步创新，其特性由于西门子针对环形网络提出了环网冗余协议(Media Redundancy Protocol，MRP)；ABB公司公司针对总线型网络提出了并行冗余协议(Parallel Redundancy Protocol，PRP)；FF针对网状网络提出了网状冗余协议(Cross-network Redundancy Protocol，CRP)。

以上几种方法只实现了链路中断的网络冗余保护的方法，不能对网络流量实现均分、保证大数据流量的实时性。

一种基于虚拟局域网的冗余环网的实现方法，不仅实现网络的快速冗余倒换，而且还可以对网络数据进行隔离和实现数据业务的负载均衡，合理的利用了网络资源，提高数据的安全性和可靠性。

发明内容

本发明是一种基于虚拟局域网的冗余环网的实现方法，主要解决以下几个技术问题：

不同业务网络逻辑保护分离；实现网络流量均衡、提高大数据流量网络的安全性；

精确定位网络故障类型、记录、分析；提高网络的冗余时间。

为了解决以上的技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于虚拟局域网的快速冗余的实现方法(VLAN-DT-Ring协议)，一个冗余的物理连路上可以根据VLAN组域的配置实现多个逻辑冗余环协议，分别形成冗余保护；VLAN-DT-Ring协议能快速检测每个逻辑环的状态，并快速刷新VLAN-DT-Ring的状态；每个VLAN-DT-Ring的主站可以分配在同一个网络节点上或不同的网络节点上，实现网络业务的分流，实现网络负载的均衡，提高网络数据的实时性和网络的可靠性；

所述VLAN-DT-Ring协议，可以将多个VLAN划入一个VLAN组域中，统一控制冗余状态，保证协议的高效性；

所述VLAN-DT-Ring协议，一个物理链路端口上可以有多个VLAN组域，每个VLAN组域需要配置一个域ID；

所述VLAN-DT-Ring协议，每个VLAN组域的任意一点配置为主站，其他节点配置为从站。每个VLAN组域的主站维护自己VLAN组域所涉及到的节点网络的状态，在固定周期内发送网络维护报文，检测网络的状态。

每个冗余物理链路端口发生状态迁移后，端口的状态迁移信息作为该端口涉及到的VLAN组域改变网络状态的触发条件之一，VLAN组域的主站根据触发信息，发送VLAN组域的拓扑改变的信息。

VLAN组域的主站收到冗余物理链路端口发出的状态迁移改变信息后，将虚拟的VLAN-DT-Ring的端口由Blocked状态迁移到Forwarding状态，同时刷新其自己的FDB表。

每个VLAN组域的从站收到主站发出的VLAN组域的拓扑改变信息，刷新本VLAN组域虚拟端口的FDB表。

一个物理链路可以承载多个VLAN组域。

一个冗余的物理连路上可以根据VLAN组域的配置实现多个逻辑冗余环协议，分别形成冗余保护，每个逻辑的冗余环的保护倒换时间小于50毫秒；VLAN-DT-Ring协议能快速检测每个逻辑环的状态，并快速刷新VLAN-DT-Ring的状态；每个冗余物理链路端口发生状态迁移后，端口的状态迁移信息作为该端口涉及到的VLAN组域改变网络状态的触发条件之一，VLAN组域的主站根据触发信息，发送VLAN组域的拓扑改变的信息；每个VLAN-DT-Ring的主站可以分配在同一个网络节点上或不同的网络节点上，实现网络业务的分流，实现网络负载的均衡，提高网络数据的实时性和网络的可靠性；

可以将多个VLAN划入一个VLAN组域中，统一控制冗余状态，保证协议的高效性；一个物理链路端口上可以有多个VLAN组域，每个VLAN组域需要配置一个域ID；每个VLAN组域的任意一点配置为主站，其他节点配置为从站；

每个VLAN组域的主站维护自己VLAN组域所涉及到的节点网络的状态，在固定周期内发送网络维护报文，检测网络的状态。当网络发生改变时，端口的告警信息分别上传给不同VLAN组域的主站，每个VLAN组域的主站发出本VLAN组域的拓扑改变信息，同时VLAN组域主站将虚拟的VLAN-DT-Ring的端口，由Blocked状态迁移到Forwarding状态，同时刷新其自己的FDB表。当网络上的每个VLAN组域的从站收到拓扑改变报文后，同时刷新本VLAN组域虚拟端口的FDB表。网络上告警节点，在接收到VLAN组域的拓扑改变报文时，将告警端口的状态由Forwarding状态迁移到Blocked状态。

本发明中的报文类型：

链路中断故障信息PDU报文

链路中断故障恢复信息PDU报文

VLAN组域网络周期性维护检测VS(ID)-PDU报文

VLAN组域拓扑改变VT(ID)-PDU报文

本发明中定义了如下的端口：

环端口、虚拟主环端口、虚拟从环端口

本发明的有益效果如下：

解决了不同业务网络逻辑保护分离传输，实现了网络负载均衡、合理的利用了网络资源，提高大数据流量网络的安全性和可靠性，可以精确定位网络故障类型、记录、分析，提高了网络的冗余时间。

附图说明

图1是VLAN-DT-Ring典型应用图例

具体实施方式

本发明VLAN-DT-Ring典型应用如图1，Switch-AA、Switch-BB、Switch-CC、Switch-DD组成两个基于VLAN组域的冗余环网，在Switch-AA、Switch-BB、Switch-CC之间的物理链路为AA-BB-1、AA-CC-1组成第一个VLAN组域的冗余网络；物理链路AA-BB-2、AA-CC-2组成第二个VLAN组域的冗余网络。

Switch-AA、Switch-BB、Switch-CC、Switch-EE、Switch-FF、Switch-GG组成另外两个基于VLAN组的冗余环网，在Switch-AA、Switch-BB、Switch-CC之间的物理链路为AA-BB-3、AA-CC-3组成第三个VLAN组域的冗余网络；物理链路AA-BB-4、AA-CC-4组成第四个VLAN组域的冗余网络。

第一、三VLAN组域完成四遥的数据传输，第二、四VLAN组域完成遥视数据的传输。

第一、二VLAN组域的主站设置在Switch-CC，完成Switch-AA、Switch-BB、Switch-CC、Switch-DD四个节点的四遥信息、遥视信息的分流传输。

第三、四VLAN组域的主站设置在Switch-BB，完成Switch-AA、Switch-BB、Switch-CC、Switch-EE、Switch-FF、Switch-GG六个节点的四遥信息、遥视信息的分流传输。

VLAN组域主站协议

本协议规定，VLAN组域主站有3种状态，分别为起始状态、VLAN组域虚拟环-开状态和虚拟环-关状态；由VLAN-DT-Ring协议报文和VLAN组域主站环端口状态控制VLAN-DT-Ring协议状态迁移。VLAN组域主站都会向主环端口发送VS(ID)-PDU报文，用于检测环路状态。

起始状态：VLAN组域主站环端口只有一个为LINK-UP时的状态，不需要VLAN-DT-Ring协议对协议报文进行任何处理，只检测环端口LINK-UP事件，当另外一个环端口LINK-UP后，VLAN组域主站的一个虚拟环端口处于Forwarding状态，另外一个处于Blocked状态。同时发送周期性协议报文VS(ID)-PDU报文，当VLAN组域主站在固定时间内没有收到VS(ID)-PDU报文，VLAN组域主站将处于Blocked状态虚拟环端口由Blocked状态迁移到Forwarding状态。

虚拟环-关状态：当VLAN组域主站收到VS(ID)-PDU报文后，将两个虚拟环端口的虚拟从环端口由Forwarding状态迁移到Blocked状态。

虚拟环-开状态：当VLAN组域主站不能收到VS(ID)-PDU报文或接收到物理链路告警的PDU报文，VLAN组域主站发送VT(ID)-PDU报文，同时将VLAN组域的的虚拟从环端口由Blocked状态迁移到Forwarding状态。

详细状态迁移如下表

VLAN组域从站协议

本协议规定，VLAN组域从站有3种状态，分别为起始状态、VLAN组域从站-转发状态和VLAN组域从站-阻塞状态；由VLAN-DT-Ring协议报文和本站环端口状态控制协议状态迁移。当VLAN组域内环端口都为LINK-UP时，环端口转发VS(ID)-PDU报文，用于VLAN组域主站检测环路状态。

起始状态：当环端口只有一个为LINK-UP时的状态，不需要协议对协议报文进行任何处理，只检测环端口LINK-UP/DOWN事件，当两个环端口LINK-UP后，VLAN-DT-Ring协议状态直接跳到VLAN组域的虚拟从环端口Forwarding状态迁移到Blocked状态。

VLAN组域从站虚拟从端口-Blocked状态：这只是一个临时状态，当从站处于起始状态，检查到端口Link-up事件，设置此端口为Blocked后，VLAN组域从站接收VLAN组域主站的VT(ID)-PDU报文，将状态转到VLAN组域从站的虚拟从环端口由Blocked状态迁移到Forwarding状态，并刷新本站的虚拟环端口的FDB表。

VLAN组域从站-Forwarding状态：域内从站的环端口都为Link-up并处于转发状态。此状态接收并转发控制报文。

Claims (1)

1.一种基于虚拟局域网的快速冗余的实现方法，其特征在于一个冗余的物理连路上可以根据VLAN组域的配置实现多个逻辑冗余环协议，分别形成冗余保护；VLAN-DT-Ring协议能快速检测每个逻辑环的状态，并快速刷新VLAN-DT-Ring的状态；每个VLAN-DT-Ring的主站分配在同一个网络节点上或不同的网络节点上，实现网络业务的分流，实现网络负载的均衡，提高网络数据的实时性和网络的可靠性；

所述VLAN-DT-Ring协议，可以将多个VLAN划入一个VLAN组域中，统一控制冗余状态，保证协议的高效性；

所述VLAN-DT-Ring协议，一个物理链路端口上可以有多个VLAN组域，每个VLAN组域需要配置一个域ID；

所述VLAN-DT-Ring协议，每个VLAN组域的任意一点配置为主站，其他节点配置为从站；

每个VLAN组域的主站维护自己VLAN组域所涉及到的节点网络的状态，在固定周期内发送网络维护报文，检测网络的状态；

每个冗余物理链路端口发生状态迁移后，端口的状态迁移信息作为该端口涉及到的VLAN组域改变网络状态的触发条件之一，VLAN组域的主站根据触发信息，发送VLAN组域的拓扑改变的信息；

VLAN组域的主站收到冗余物理链路端口发出的状态迁移信息后，将虚拟的VLAN-DT-Ring的端口由Blocked状态迁移到Forwarding状态，同时刷新其自己的FDB表；

每个VLAN组域的从站收到主站发出的VLAN组域的拓扑改变信息，刷新本VLAN组域虚拟端口的FDB表；

一个物理链路可以承载多个VLAN组域。

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