CN101626335B - 一种双归连接网络的数据保护方法 - Google Patents

Abstract

一种双归连接网络的数据保护方法，当第一数据节点通过控制节点和协助控制节点双归连接到第二数据节点时，该方法包括：当保护链路和非保护链路都为完好状态时，控制节点阻塞与保护链路直接相连的端口；当非保护链路出现故障时，且保护链路为完好状态时，控制节点打开与保护链路直接相连的端口。本发明的双归连接网络数据保护方法，提高了双归连接网络的抗故障能力，切换速度达到电信级以太网的需求，防止了双归连接网络的数据复制和广播风暴等故障，可以应用于多种网络结构中。

Description

一种双归连接网络的数据保护方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种双归连接网络的数据保护方法。

背景技术

在网络的实际应用中，广泛采用了双归连接的组网结构提高网络的可靠性。随着网络向着多业务承载方向的发展，特别是一些业务对网络的可靠性、实时性要求越来越高，网络中需要一种高可靠的双归连接网络的保护方法，并且满足切换时的收敛时间小于50毫秒的高实时性要求。

图1是以太网双归连接网络拓扑图；如图1所示，节点S1、S2和S3为以太网交换机或者具有以太交换功能的网络设备，组成以太环网。在节点S1、S2和S3组成的以太环网中采用现有的以太环网技术进行保护，以太环网中定义了以太环网保护域，保护范围包括节点S1、S2和S3本身以及之间互连的链路。

以太环网保护技术保障了域中的两个节点之间最多只有一条可以通信的路径。在以太环网保护域中的链路都为完好时，节点S3阻塞端口32的保护数据转发功能，防止以太环网保护域中出现闭环，避免广播风暴导致网络不可用。节点S3与S2之间的链路也称为以太环网保护域的环保护链路，节点S3称为以太环网保护域的环保护链路所属节点，也可以称为环保护链路控制节点；当以太环网保护域中出现链路故障时，如果该故障链路不是环保护链路，则节点S3打开环保护链路对应端口的保护数据转发功能，并通知各个节点刷新地址转发表，使保护数据在环网保护域中以新的路径传输。

双归连接网络是指一个网络区域有两条链路分别与该区域外节点连接的拓扑结构，其中一条链路对另外一条链路进行备份。以太环网通过节点S1和S2双归连接到网络A，当链路完好时，网络B和网络A之间有两条传输路径，即：

网络B

节点S3

节点S1

R1

网络A，以及

网络B

节点S3

节点S1

节点S2R2

网络A。

因此，节点S1和节点S2双归连接到网络A，这样的网络拓扑称为双归连接网络。其中，上述R1、R2可以是交换机、路由器、路由交换机或者其他网络设备。

但是，由于在上述双归连接网络中缺少必要的双归连接保护措施，网络A和网络B通过两条路径进行通信。因此，网络B发给网络A的数据会被复制，即网络A会收到多份数据，扰乱了正常的数据收发次序，严重的情况下还会形成广播风暴，导致网络无法通信。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种双归连接网络的数据保护方法，以防止出现通过该网络连接的网络之间传输的数据被重复发送，影响数据的正确传输、甚至形成广播风暴，导致网络无法通信的问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种双归连接网络的数据保护方法，当第一数据节点通过控制节点和协助控制节点双归连接到第二数据节点时，该方法包括：

当保护链路和非保护链路都为完好状态时，控制节点阻塞与保护链路直接相连的端口；

当非保护链路出现故障时，且保护链路为完好状态时，控制节点打开与保护链路直接相连的端口。

此外，协助控制节点在非保护链路处于完好状态时，打开对应端口，并向控制节点周期性发送链路健康检测帧；

协助控制节点在非保护链路出现故障时，阻塞对应端口，并停止发送链路健康检测帧；

控制节点收到协助控制节点发送的链路健康检测帧后，阻塞保护链路对应端口；

若控制节点在预先设定的时间间隔内未收到链路健康检测帧、或接收到协助控制节点发送的非保护链路出现故障的通知消息，则打开保护链路对应端口；

其中，所述数据转发功能是指在所述第一数据节点与第二数据节点之间转发数据；

所述保护链路和非保护链路分别是所述控制节点和协助控制节点与所述第二数据节点之间的数据链路。

此外，当所述非保护链路由故障状态恢复为完好状态时，所述协助控制节点启动预打开定时器，并在预打开定时器超时后，打开非保护链路对应端口。

此外，当所述保护链路对应端口处于打开状态时，若收到所述协助控制节点发送的所述链路健康检测帧，则阻塞所述保护链路对应端口，并向所述协助控制节点发送已阻塞保护链路对应端口的通知消息；

所述协助控制节点接收到上述已阻塞保护链路对应端口的通知消息后，打开所述非保护链路对应端口，并周期性发送所述链路健康检测帧。

此外，若所述控制节点接收到所述链路健康检测帧后，获知所述非保护链路由故障状态恢复为完好状态时，则判断所述保护链路是否处于完好状态；如果不处于完好状态，则向所述协助控制节点发送已阻塞保护链路对应端口的通知消息；

所述协助控制节点接收到上述已阻塞保护链路对应端口的通知消息后，打开所述非保护链路对应端口，并周期性发送所述链路健康检测帧。

此外，所述打开或阻塞端口是指打开或阻塞端口的保护数据转发功能；

所述数据转发功能是指在所述第一数据节点与第二数据节点之间转发保护数据；

所述保护数据是具有特定标识的一组数据。

所述协助控制节点在所述非保护链路出现故障时，还进行更新地址转发表的操作。

此外，所述控制节点在每次接收到所述链路健康检测帧时，启动切换定时器，若在切换定时器超时前未收到新的链路健康检测帧，则判定在所述预先设定的时间间隔内未收到链路健康检测帧。

综上所述，本发明的双归连接网络数据保护方法，提高了双归连接网络的抗故障能力，切换速度达到电信级以太网的需求，防止了双归连接网络的数据复制和广播风暴等故障，可以应用于多种网络结构中。

附图说明

图1是以太网双归连接网络拓扑图；

图2a是以太双归网络中链路完好时的通信路径拓扑图；

图2b是以太双归网络中链路故障时的通信路径拓扑图；

图3是本发明实施例以太双归连接网络数据保护方法流程图；

图4a、4b、4c、4d、4e和4f为应用本发明进行以太双归连接保护的示意图。

具体实施方式

高可靠的双归连接网络的数据保护方法可以实现如下功能：

在双归网络的链路都为完好时，通过阻塞某个端口，使得双归网络的通信有且只有一条传输路径，阻塞端口对应的链路作为备份链路；

在双归网络的链路发生故障时，如果故障链路不是上述备份链路，则打开上述阻塞的端口，启用备份链路，使得双归网络的通信可以经过上述端口传输，形成新的路径，使得通信得以恢复。

例如，当上述双归连接网络的数据保护方法应用于图2所示的网络时，在节点S1与R1之间的链路以及节点S2与R2之间的链路都完好的情况下，网络B和网络A之间的通信路径为：

网络B

节点S3

节点S1R1

网络A；

当节点S1和R1之间的链路出现故障时，网络B和网络A之间的通信路径则可以切换为：

网络B

节点S3节点S1

节点S2

R2

网络A。

链路完好时网络B和网络A之间的通信路径如图2a所示，链路故障时的通信路径如图2b所示。

下面将结合附图和实施例对本发明进行详细描述。

图3是本发明实施例以太双归连接网络数据保护方法流程图。如图3所示，对以太双归连接网络的数据保护方法包括以下步骤：

步骤301，在以太双归连接网络中定义(即预先设置)以太双归连接保护组；以太双归连接保护组中的保护链路和非保护链路；以及控制节点、协助控制节点；

上述以太双归连接保护组包括了两条双归链路和以太双归连接网络中对应的两个节点；预先设定上述双归链路中的一条为保护链路，另一条为非保护链路；保护链路是双归连接保护组在正常情况下被阻塞的链路；双归连接保护组也可以称为双归保护域，即双归连接网络中被保护的区域。

此外，将以太双归连接保护组中与保护链路相连接，并负责在组中链路正常的情况下阻塞保护链路的节点定义为保护链路所属节点，也可以称为控制节点，另外一个节点称为协助控制节点。

控制节点可对端口进行打开和阻塞操作，使得该端口对应的组内链路能或者不能传输保护数据。以太双归连接保护组内的控制节点和协助控制节点互相配合，用于在各种场景下完成对以太双归连接网络的保护。

另外，还需要定义以太双归连接保护组的保护数据的范围，组内节点的端口的阻塞或者打开都是指阻塞或者打开保护数据转发功能。

上述保护数据的范围通常被定义为具有特定标识的一组数据，上述特定标识在以太网中通常为VLAN ID(Virtual Local Area Network Identification，虚拟局域网标识符)。

步骤302，协助控制节点开始运行；

步骤303，控制节点开始运行；

步骤304，协助控制节点检测以太双归连接保护组内端口(简称组内端口)对应的组内链路(即非保护链路)状态是否为完好状态；

步骤305，若协助控制节点检测到组内端口对应的组内链路为完好状态，则周期性发送通知对应的组内链路处于完好状态的协议帧(称为链路健康检测帧)；链路健康检测帧经过与以太双归连接保护组连接的区域的传输到达控制节点；

步骤306，控制节点接收到协助控制节点发来的链路健康检测帧后，获知协助控制节点对应的组内链路为完好状态；

步骤307，控制节点在获知协助控制节点的组内端口对应的组内链路为完好状态时，阻塞自身组内端口的保护数据转发功能，即阻塞保护链路的保护数据转发功能；

步骤308至311为本实施例对以太双归连接网络进行保护切换(或称为倒换)的过程：

步骤308，协助控制节点检测到组内端口对应的组内链路由完好状态变为故障状态；

步骤309，协助控制节点的组内端口对应的组内链路发生故障时，需要进行保护切换，阻塞故障端口，发送通知链路故障的告警协议帧(称为链路故障告警帧)，更新端口地址转发表(即清空该故障端口与网络A之间的关联关系，重新进行地址学习)，将网络B发给网络A的数据转发至控制节点；并停止发送链路健康检测帧；

步骤310，控制节点接收到协助控制节点发送的链路故障告警帧，或者在一段时间内没有收到链路健康检测帧，则认为协议控制节点对应的组内链路处于故障状态；

也就是说，控制节点需要在每次接收到链路健康检测帧后启动定时器(可以称为切换定时器)，若在该定时器超时时未收到新的链路健康检测帧，则认为协议控制节点对应的组内链路处于故障状态。

步骤311，控制节点获知协议控制节点对应的组内链路发生故障后，如果自身的组内端口处于完好状态，则进行保护切换，打开自身组内端口的保护数据转发功能，更新地址转发表；如果该端口处于故障状态，则不进行切换；

步骤312至317为本实施例对以太双归连接网络进行恢复切换(或称为恢复倒换)的过程：

步骤312，协助控制节点检测到组内链路由故障状态变为完好状态；

步骤313，协助控制节点设置已恢复为完好状态的组内端口为预打开状态，仍然阻塞该端口的保护数据转发功能，启动端口的预打开定时器，并且重新发送链路健康检测帧；

步骤314，控制节点接收到协助控制节点发送的链路健康检测帧，获知协助控制节点对应的组内链路已经恢复为完好状态；

步骤315，控制节点的组内端口对应的组内链路如果为完好状态，则进行切换，重新阻塞该端口，发送通知保护链路阻塞的协议帧(称为保护链路阻塞帧)，并且更新地址转发表；控制节点的组内端口对应的组内链路如果为故障状态，则只需要发送保护链路阻塞帧；

步骤316，协助控制节点收到控制节点发送的保护链路阻塞帧后，打开已恢复为完好状态的组内端口，更新地址转发表，取消该端口的预打开定时器；

步骤317，如果协助控制节点在上述预打开定时器超时前没有收到保护链路阻塞帧，且上述组内端口没有重新出现故障，则自动打开该端口的保护数据转发功能。

应用举例：

本例中，在某以太双归连接网络中应用本发明的数据保护方法。

如图4a所示，网络A和网络B通过以太环网双归连接，其中节点S1、S2和S3组成了以太环网，采用现有的以太环网保护技术进行保护，保障以太环网的任意两个节点之间最多只有一条通信路径。网络B通过节点S1和S2双归连接到网络A。

根据本发明的方法，定义以太双归连接保护组，其中节点S2为控制节点，节点S1为协助控制节点；节点S2中通过R1与网络A连接的端口21为组内端口，节点S1中通过R1与网络A连接的端口11也是组内端口。

如图4b所示，当协助控制节点S1检测到组内端口11对应的组内链路为完好时，周期性发送链路健康检测帧，连接协助控制节点S1和控制节点S2的域协助双归保护组协议帧的传输；

控制节点S2收到协助控制节点S1的链路健康检测帧后，获知协助控制节点S1对应的组内链路处于完好状态，因此阻塞自身的组内链路的保护数据转发功能；

此时，网络B和网络A之间只有一条可以通信的路径，即：网络B节点S3

节点S1

R1

网络A。

如图4c所示，当协助控制节点S1检测到组内端口11对应的组内链路由完好状态变为故障状态时，进行保护切换，阻塞端口11的保护数据转发功能，发送链路故障告警帧，更新地址转发表，并且停止发送链路健康检测帧；

控制节点S2收到协助控制节点S1的链路故障告警帧，或者在一段时间内没有收到协助控制节点S1发送的链路健康检测帧时，获知协助控制节点S1对应的组内链路出现故障；如果此时自身的组内链路为完好状态，则进行保护切换，打开组内端口的保护数据转发功能，并且更新地址转发表；

这时，网络B和网络A之间采用新的通信路径，即：网络B

节点S3

节点S1

节点S2

R1

网络A，业务切换时间小于50毫秒。

如图4d所示，当协助控制节点S1检测到组内端口11对应的组内链路由故障恢复为完好状态时，设置端口11为预打开状态，但仍然阻塞端口11的保护数据转发功能，启动端口的预打开定时器，并且重新开始发送链路健康检测帧。

如图4e所示，当控制节点S2重新收到协助控制节点S1发送的链路健康检测帧后，获知协助控制节点对应的组内链路已恢复为完好状态，如果控制节点S2的组内端口对应的组内链路为完好状态，则进行恢复切换，重新阻塞组内端口的保护数据转发功能，发送保护链路阻塞帧，并且更新地址转发表；

协助控制节点S1收到控制节点S2发送的保护链路阻塞帧后，打开已恢复为完好状态的组内端口，更新地址转发表，取消该端口的预打开定时器；如果保护链路阻塞帧丢失，则协助控制节点S1在预打开定时器超时后，自动打开该组内端口，取消预打开定时器；

这时，网络B和网络A之间重新恢复原来的通信路径，即：网络B

节点S3

节点S1

R1

网络A，业务切换时间小于50毫秒。

此外，如图4f所示，如果以太双归连接网络发生协助控制节点故障事件，即协助控制节点S1本身出现故障无法发送数据(如发生断电事件)，则在以太环网保护域中根据现有技术进行切换后，节点S3打开端口32的保护数据转发功能；

在以太双归连接保护组中，控制节点S2在一段时间内收不到协助控制节点发送的链路健康检测帧，打开自身组内端口的保护数据转发功能，因此网络B和网络A之间采用新的通信路径，即：网络B

节点S3

节点S2R1

网络A。

本发明的以上实施例以以太双归连接网络为例进行了描述，也就是说网络B可以通过以太环网保护域双归连接到网络A，但本发明的数据保护方法并不限于此，例如：

(一)网络B可以直接连接到节点S1和S2，节点S1和S2可以通过以太环网以外的其他方式连接；

(二)网络B和网络A也可以替换为作为数据节点的单一的网络设备(网元节点)；

(三)本发明还可以采用其他的恢复切换方法(或者说可以不进行恢复切换)；当非保护链路发生故障，进行一次切换后，可以将原协助控制节点变为新的控制节点，原控制节点变为新的协助控制节点，保护链路和非保护链路也进行相应转换；因此，恢复切换可以发生在新的非保护链路发生故障时，采用上述切换流程即可。

Claims (7)

1.一种双归连接网络的数据保护方法，其特征在于，第一数据节点和第二数据节点通过以太环网双归连接，控制节点、协助控制节点和连接第一数据节点所在网络的节点S3组成了以太环网，所述控制节点和协助控制节点与所述第二数据节点之间的数据链路分别是保护链路和非保护链路，保障以太环网的任意两个节点之间最多只有一条通信路径，该方法包括：

协助控制节点在非保护链路处于完好状态时，向控制节点周期性发送链路健康检测帧；

控制节点收到协助控制节点发送的链路健康检测帧后，阻塞保护链路对应端口，所述第一数据节点与所述第二数据节点通过协助控制节点和节点S3实现数据转发；

协助控制节点在非保护链路出现故障时，发送非保护链路出现故障的通知消息，停止发送链路健康检测帧；

控制节点在预先设定的时间间隔内未收到链路健康检测帧、或接收到协助控制节点发送的非保护链路出现故障的通知消息，如果控制节点的保护链路为完好状态，则打开保护链路对应端口，更新地址转发表，所述第一数据节点与所述第二数据节点通过协助控制节点、控制节点和节点S3实现数据转发；

其中，所述保护链路是双归连接保护组在正常情况下被阻塞的链路，将双归连接保护组中与所述保护链路相连接，并负责在组中链路正常的情况下阻塞所述保护链路的节点定义为控制节点；

所述协助控制节点在所述非保护链路出现故障时，还进行更新地址转发表的操作。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

协助控制节点在非保护链路处于完好状态时，打开对应端口，并向控制节点周期性发送链路健康检测帧；

协助控制节点在非保护链路出现故障时，阻塞对应端口，并停止发送链路健康检测帧。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

当所述非保护链路由故障状态恢复为完好状态时，所述协助控制节点启动预打开定时器，并在预打开定时器超时后，打开非保护链路对应端口。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

当所述保护链路对应端口处于打开状态时，若收到所述协助控制节点发送的所述链路健康检测帧，则阻塞所述保护链路对应端口，并向所述协助控制节点发送已阻塞保护链路对应端口的通知消息；

所述协助控制节点接收到上述已阻塞保护链路对应端口的通知消息后，打开所述非保护链路对应端口，并周期性发送所述链路健康检测帧。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

若所述控制节点接收到所述链路健康检测帧后，获知所述非保护链路由故障状态恢复为完好状态时，则判断所述保护链路是否处于完好状态；如果不处于完好状态，则向所述协助控制节点发送已阻塞保护链路对应端口的通知消息；

所述协助控制节点接收到上述已阻塞保护链路对应端口的通知消息后，打开所述非保护链路对应端口，并周期性发送所述链路健康检测帧。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述打开或阻塞端口是指打开或阻塞端口的保护数据转发功能；

所述数据转发功能是指在所述第一数据节点与第二数据节点之间转发保护数据；

所述保护数据是具有特定标识的一组数据。

7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述控制节点在每次接收到所述链路健康检测帧时，启动切换定时器，若在切换定时器超时前未收到新的链路健康检测帧，则判定在所述预先设定的时间间隔内未收到链路健康检测帧。

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