CN101677281B - 一种以太多环网的控制信道配置及其报文传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了以太多环网的控制信道配置及其报文传输方法，配置所述高优先级环的控制信道，包含高优先级环上的所有端口，高优先级环的控制信道的协议报文只在高优先级环中传播；配置所述低优先级环的控制信道，包含低优先级环上的所有端口以及高优先级环上的所有端口，低优先级环的控制信道的协议报文不仅在低优先级环中传播，并且还穿过所述高优先级环与低优先级环的共享链路的边缘节点在高优先级环上传播；所述高优先级环的环保护链路控制节点与环保护链路相连的端口同步放开或阻塞数据报文的转发功能和低优先级环控制信道协议报文的转发功能。应用本发明可以避免由于共享链路发生故障而引发的高优先级环和低优先级环形成广播环路的问题。

Description

一种以太多环网的控制信道配置及其报文传输方法

技术领域

本发明涉及数据通信领域，更具体地涉及一种以太多环网的控制信道配置及其报文传输方法。

背景技术

在以太网的实际应用中，广泛采用了各种保护技术，实现主用路径和备用路径之间的冗余备份。当主用路径和备用路径都为完好时，阻塞备用路径的保护数据转发功能，网络之间的保护数据在主用路径上传输；当主用路径发生故障时，打开备用路径的保护数据转发功能，网络之间的保护数据切换到备用路径上传输，实现网络正常状态下防止保护数据被重复接收和形成广播风暴，在网络的主用路径出现故障时启用备用路径传输保护数据，提高以太网的抗故障能力，并且满足切换时的收敛时间小于50ms的高实时性要求。

例如以太网多环保护技术，如图1a所示，节点S1至S6都为以太网交换机，网络B和节点S2相连接，网络A和节点S5相连接。网络A和网络B之间进行通信。网络A和网络B之间有四条物理路径，即：网络A<—>节点S5<—>节点S3<—>节点S2<—>网络B，网络A<—>节点S5<—>节点S3<—>节点S4<—>节点S1<—>节点S2<—>网络B，网络A<—>节点S5<—>节点S6<—>节点S4<—>节点S3<—>节点S2<—>网络B，网络A<—>节点S5<—>节点S6<—>节点S4<—>节点S1<—>节点S2<—>网络B。

对于以太网多环的保护技术，国际上正在制定的标准(如ITU的G.8032)普遍认为相交或相切的环应该有优先级之分，即，两个或多个相交或相切的环中：其共享链路部分发生故障时，触发发生保护动作的环，通常称之高优先级环(或高层次环，等)，其它不发生保护动作的环被相对地称为低优先级环(或低层次环，等)。但目前还没有具体的实现方案。如图2a所示，图中包含一个高优先级环和一个低优先级环，Ring1是高优先级环，Ring2是低优先级环。Ring1包含的节点有S1、S2、S3和S4；Ring2包含的节点有S3、S5、S6和S4。在环网中，当环网无故障的情况下，一个环中，需要有一段链路对数据报文的转发处于阻塞状态以防止成环，这段链路一般称为环保护链路(或常阻塞链路，等)，通过这段环保护链路参与进行环中主用路径和保护路径的切换。拥有环保护链路的节点，这里称为环保护链路控制节点。如图2a所示，在Ring1中，节点S1为环保护链路控制节点，与节点S1的11端口直连链路为Ring1的环保护链路。在Ring2中，节点S6为环保护链路控制节点，与节点S6的62端口直连链路为Ring2的环保护链路。在正常情况下，Ring1和Ring2的环保护链路控制节点阻塞它们与环保护链路相连端口的数据报文(文中指保护业务的数据报文)的转发，防止保护数据被重复转发和形成广播风暴。

当以太多环网中的链路都为完好时，高优先级环和低优先级环的环保护链路控制节点阻塞从端口的保护数据转发功能。如图2a所示，节点S1阻塞了端口11的保护数据转发功能，节点S6阻塞了端口62的保护数据转发功能，网络B和A的通信路径为：网络B<—>节点S2<—>S3<—>S5<—>网络A。

当以太多环网的链路出现故障时，如果故障链路不是环保护链路，则环保护链路控制节点打开环保护链路相邻端口的保护数据转发功能，并且各个节点还要刷新地址转发表，网络之间通信按照新的路径传输。如图2b所示，高优先级环Ring1上的节点S2和S3之间的链路发生了故障，节点S2检测到链路故障后，阻塞端口22的数据转发功能，通知其他节点链路发生了故障，节点S1收到故障通知后，打开端口11的保护数据转发功能，另外Ring1上的各个节点还要刷新地址转发表，网络B和A新的通信路径为：网络B<—>节点S2<—>节点S1<—>节点S4<—>节点S3<—>节点S5<—>网络A。

当以太多环网中的链路恢复时，进行恢复切换，网络传输恢复到正常状态时的传输路径，由于路径改变，节点也需要进行地址转发表的刷新。

在以太多环网进行维护和保护切换时，需要传播大量的控制报文，这些控制报文是在自动保护控制信道中传播，自动保护控制信道可以由VLAN实现，但不局限于用VLAN实现，比如还可以用组播的MAC地址实现。下文中的例子我们用VLAN来实现自动保护控制信道。自动保护控制信道有两类，一类对应于高优先级环，称为高优先级环的控制信道，另一类是对应于低优先级环，称为低优先级环的控制信道。

在现今的方案中，高优先级和低优先级环的控制信道分别只包含自己的环上端口，高优先级环控制报文和低优先级环控制报文分别在高优先级环的控制信道和低优先级环的控制信道中传播，这种控制信道的配制方法没有体现出优先级思想，不能满足高优先级和低优先级环的要求，两环分别在各自的控制信道上传播各自的控制报文，依然会造成数据环路的产生。如图3a所示，高优先级环是Ring1，低优先级环是Ring2，它们的控制信道分别是VLAN3和VLAN4。在这种机制下，当Ring1和Ring2的共享链路发生故障时，Ring1和Ring2链路之间依然会形成一个新的环路。如图3b所示，当Ring1和Ring2之间的共享链路<S3，S4>发生故障时，故障协议报文分别在各自环内相对独立的转发，Ring1和Ring2的控制节点S1和S6都打开从端口的数据转发功能，Ring1和Ring2形成一个新的环路：节点S1<—>节点S4<—>节点S6<—>节点S5<—>节点S3<—>节点S2<—>节点S1，数据将在这个环中被重复转发，形成广播风暴。

从上面的分析可以看出，由于传统以太多环网控制信道的配置方案没有考虑环的优先级思想，这依然会造成在共享链路发生故障的情况下相交的两个环形成数据环路的问题，因此，提出一种体现环具有优先级思想的以太多环网的控制信道配制方法，将对提高网络性能是非常有意义的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种以太多环网的控制信道配置及其报文传输方法，体现出环的优先级思想，避免数据环路的产生，提高网络性能。

为了解决上述问题，本发明提供了一种以太多环网的控制信道配置及其报文传输方法，应用于由相切或相交的高优先级环和低优先级环构成的以太环网，

配置所述高优先级环的控制信道，包含高优先级环上的所有端口，高优先级环的控制信道的协议报文只在高优先级环中传播；

配置所述低优先级环的控制信道，包含低优先级环上的所有端口以及高优先级环上的所有端口，低优先级环的控制信道的协议报文不仅在低优先级环中传播，并且还穿过所述高优先级环与低优先级环的共享链路的边缘节点在高优先级环上传播；

所述高优先级环的环保护链路控制节点，与环保护链路相连的端口同步放开或阻塞数据报文的转发功能和低优先级环控制信道协议报文的转发功能。

进一步的，当所述以太多环网高优先级环没有故障时，高优先级环的环保护链路控制节点与环保护链路相连的端口阻塞数据报文的转发功能和低优先级环控制信道的协议报文转发功能。

进一步的，当所述以太多环网高优先级环的非环保护链路发生故障时，该故障链路相邻节点的端口阻塞数据报文的转发功能和低优先级环控制信道协议报文的转发功能，高优先级环中环保护链路控制节点的与环保护链路相连的端口打开数据报文和低优先级环控制信道协议报文的转发功能。

进一步的，当所述以太多环网高优先级环的环保护链路发生故障时，高优先级环的环保护链路控制节点与环保护链路相连的端口阻塞数据报文的转发功能和低优先级环控制信道协议报文的转发功能。

进一步的，当所述以太多环网低优先级环的除共享链路外的非环保护链路发生故障时，该故障链路相邻节点的端口阻塞数据报文的转发功能和低优先级环控制信道协议报文的转发功能，低优先级环的环保护链路控制节点与环保护链路相连的端口打开数据报文和低优先级环控制信道协议报文的转发功能。

进一步的，当所述高优先级环收到低优先级环发出的故障通知报文时，所述高优先级环不对所述故障通知报文进行处理。

进一步的，当所述以太多环网低优先级环的除共享链路外的环保护链路发生故障时，低优先级环的环保护链路控制节点与环保护链路相连的端口阻塞数据报文的转发功能和低优先级环控制信道的协议报文转发功能。

进一步的，当所述低优先级环发生环路切换时，低优先级环通过低优先级环控制信道向高优先级环发送带有地址刷新信息的协议报文，高优先级环上的节点收到所述带有地址刷新信息的协议报文后，依据所述地址刷新信息刷新本节点的地址转发表。

进一步的，当所述高优先级环与低优先级环的共享链路发生故障时，所述两个边缘节点仅向高优先级环的控制信道发送故障通知报文，在高优先级环进行切换。

与现有技术相比，本发明的以太多环网的控制信道可以避免由于共享链路发生故障而引发的高优先级环和低优先级环形成广播环路的问题，提高了网络性能。

附图说明

图1a为以太多环网的拓扑图；

图2a为以太多环网中链路完好时的通信路径拓扑图；

图2b为以太多环网中链路故障时的通信路径拓扑图；

图3a为传统方案中的高优先级和低优先级环的控制VLAN的示意图；

图3b为共享链路发生故障时的数据环路形成示意图；

图4a为本发明一种实施例具体流程图；

图4b、4c、4d、4e和4f为实施例一在各种场景下的示意图；

图5a为应用本发明进行以太多环网保护的实际应用一示意图；

图5b为应用本发明进行以太多环网保护的实际应用二示意图。

具体实施方式

本发明为了解决传统技术方案存在的弊端，通过以下具体实施例进一步阐述本发明所述的一种以太多环网的控制信道配置及其报文传输方法，以下对具体实施方式进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

实施例一，以太多环网低优先级环的控制信道的工作过程：

图4a是以太多环网低优先级环的控制信道的工作流程图，图中的低优先级环的控制信道是由VLAN来实现的，但不局限于用VLAN实现，具体步骤如下(其中描述不同情况的处理的步骤之间并非固定的先后顺序)：

步骤501，在以太多环网中配置高优先级环和低优先级环的控制VLAN，保证低优先级环的控制报文穿透高优先级环，高优先级环的控制报文不能进入低优先级环。例如图4b中，高优先级环Ring1的控制信道是VLAN3。低优先级环Ring2的控制信道是VLAN4。VLAN3包括的节点有S1节点、S2节点、S3节点、S4节点、S5节点和S6节点；VLAN4包括的节点有S1节点、S2节点、S3节点、S4节点、S5节点、S6节点、S7节点和S8节点。S1节点是Ring1的环保护链路控制节点，与S1节点12端口直连的链路是Ring1的环保护链路。S7节点是Ring2的环保护链路控制节点，与S7节点72端口直连的链路是Ring2的环保护链路。Ring1的S1节点(环保护链路控制节点)的12端口对数据VLAN和Ring2的控制VLAN实现同步放开和阻塞，具体步骤如下所示：

步骤502，低优先级环的控制报文在高优先级环中的传输分三种情况。第一种情况是高优先级环上的链路出现了单点故障，如步骤503所示；第二种情况是高优先级环和低优先级环上的链路没有故障，如步骤506所示；第三种情况是低优先级环上的链路有单点故障，如步骤507所示

步骤503，当高优先级环的链路出现单点故障时，分两种情况处理，一种情况是该链路是高优先级环上的非环保护链路，如步骤504所示。另一种情况是该链路是高优先级环上的环保护链路，如步骤505所示。

步骤504，当高优先级环上的非环保护链路发生故障时，高优先级环上的环保护链路控制节点打开从端口的保护数据VLAN和低优先级环的控制VLAN的报文转发功能。如图4c所示，高优先级环Ring1上的链路<S5，S4>发生故障，S5节点的52端口和S4节点的42端口都阻断保护数据VLAN和低优先级环Ring2控制VLAN的报文转发。Ring1上的环保护链路控制节点S1打开12从端口的数据VLAN和Ring2控制VLAN的报文转发功能。

步骤505，当高优先级环上的环保护链路发生故障时，高优先级环上的环保护链路控制节点的从端口继续阻塞保护数据VLAN和低优先级环控制VLAN的报文转发功能。如图4d所示，当高优先级环Ring1的环保护链路<S1，S2>发生故障时，S1节点(环保护链路控制节点)的12端口和S2节点的21端口都阻断保护数据VLAN和低优先级环Ring2控制VLAN的报文转发。

步骤506，当高优先级环和低优先级环上的链路都没有故障时，高优先级环上的环保护链路控制节点的从端口继续阻塞保护数据VLAN和低优先级环的控制VLAN的转发功能。

步骤507，当低优先级环的链路(非共享链路)发生故障时，分两种情况处理，一种情况是该链路是低优先级环上的非环保护链路，如步骤508所示。另一种情况是该链路是低优先级环上的环保护链路，如步骤509所示。

步骤508，当低优先级环的非环保护链路发生故障时，低优先级环的环保护链路控制节点打开从端口的保护数据VLAN和低优先级环的控制VLAN的报文转发功能。高优先级环上的节点收到低优先级环发送来的地址刷新报文时，将刷新地址转发表。注意：低优先级环发出的故障通知报文会透传到高优先级环，但高优先级环对低优先级环的协议报文一般是当成数据进行处理的，即高优先级环一般不对低优先级环的协议报文(故障通知报文)进行处理，高优先级环相当于低优先级环协议报文的一个通道，但是对低优先级环发送来的地址刷新协议报文会进行处理。如图4e所示，低优先级环Ring2的链路<S2，S8>发生故障，S2节点的23端口和S8节点的81端口都阻断保护数据VLAN和Ring2的控制VLAN的报文转发。Ring2的S7节点(环保护链路控制节点)打开72从端口的数据VLAN和低优先级环控制VLAN的转发功能。Ring1的节点收到Ring2发送来的地址刷新报文时，将刷新地址转发表。

步骤509，当低优先级环上的环保护链路发生故障时，低优先级环上的环保护链路控制节点的从端口继续阻塞保护数据VLAN和低优先级环控制VLAN的报文转发功能。如图4f所示，当低优先级环Ring2的环保护链路<S3，S7>发生故障时，S7节点(环保护链路控制节点)的72端口和S3节点的33端口都阻断保护数据VLAN和Ring2控制VLAN的报文转发。

实际应用举例：

实际应用举例一

在某以太多环网保护协议的保护切换中，应用了本发明的低优先级环的控制信道避免因共享链路发生故障而引起高优先级环和低优先级环的链路共同形成环路的问题。注意：当所述高优先级环与低优先级环的共享链路发生故障时，所述两个边缘节点仅向高优先级环的控制信道发送故障通知报文，在高优先级环进行切换。

如图5a所示，S1节点是高优先级环Ring1的环保护链路控制节点，与S1节点12端口相连的链路是Ring1的环保护链路。S7节点是低优先级环Ring2的环保护链路控制节点，与S7节点72端口相连的链路是Ring2的环保护链路。VLAN4是Ring2的控制信道，Ring2的控制报文在VLAN4中传输。VLAN3是Ring1的控制信道，Ring1的控制报文在VLAN3中传输。

当节点S3和节点S2之间的共享链路发生故障时，节点S3和节点S2检测到链路故障后，分别阻塞31端口和22端口的数据VLAN和Ring2的控制VLAN的报文转发功能，并分别从节点S3的32端口和节点S2的21端口在Ring1的控制VLAN上发送故障通知帧，不在Ring2的控制VLAN上发送故障通知帧。Ring1的S1节点(环保护链路控制节点)收到故障通知帧后，打开12从端口的数据VLAN和Ring2控制VLAN的报文转发功能。Ring2的控制报文穿越Ring1的路径由：节点S2<—>节点S3倒换为路径：节点S2<—>节点S1<—>节点S6<—>节点S5<—>节点S4<—>节点S3。Ring2的S7节点(环保护链路控制节点)在它的控制VLAN上发送的链路健康协议帧可以经过Ring1上新的路径到达S7节点的另一个环上端口。S7节点收到自己发送的链路健康协议帧后，认为Ring2没有发生故障，不会打开72从端口的数据报文转发功能。因此，应用本发明配置的低优先级环的控制信道可以避免由于共享链路发生故障而引起的环路问题。

实际应用举例二

在某以太多环网的低优先级环因链路故障而发生保护切换时，可以应用本发明的低优先级环的控制信道来传输协议报文通知高优先级环的节点刷新地址转发表。

如图5b所示，低优先级环Ring2的控制信道由Rig2的控制VLAN实现，该控制VLAN包含了高优先级环上的所有端口。当Ring2的链路<S2，S8>发生故障时，S2节点的23端口和S8节点的81端口阻塞数据报文的转发。同时，S8节点沿82端口在Ring2的控制VLAN上发送故障通知帧。Ring2的S7(环保护链路控制节点)收到此协议帧后，刷新地址转发表，打开从端口72的数据转发功能，并且在Ring2的控制VLAN上周期性地发送地址刷新帧。Ring2的其它节点收到地址刷新帧后，刷新地址转发表。Ring1的节点在Ring2的控制VLAN上收到该协议帧后，也刷新地址转发表。

综上所述，本发明提出了一种以太多环网低优先级环的控制信道的新方法，它的核心思想是高优先级环的控制信道报文只能在高优先级环中传播，低优先级环控制信道的报文不仅能在高优先级环中传输，而且能够穿过高优先级环。该方法解决了因共享链路故障而引起的环路问题，同时方便了由于低优先级环链路倒换而引起的高优先级环节点的地址刷新。本发明方法可以应用于多种以太多环网的保护技术中。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种以太多环网的控制信道配置及其报文传输方法，应用于由相切或相交的高优先级环和低优先级环构成的以太环网，其特征在于，

配置所述高优先级环的控制信道，包含高优先级环上的所有端口，高优先级环的控制信道的协议报文只在高优先级环中传播；

配置所述低优先级环的控制信道，包含低优先级环上的所有端口以及高优先级环上的所有端口，低优先级环的控制信道的协议报文不仅在低优先级环中传播，并且还穿过所述高优先级环与低优先级环的共享链路的边缘节点在高优先级环上传播；

所述高优先级环的环保护链路控制节点与环保护链路相连的端口同步放开或阻塞数据报文的转发功能和低优先级环控制信道协议报文的转发功能。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

当所述以太多环网高优先级环没有故障时，高优先级环的环保护链路控制节点与环保护链路相连的端口阻塞数据报文的转发功能和低优先级环控制信道的协议报文转发功能。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

当所述以太多环网高优先级环的非环保护链路发生故障时，该故障链路相邻节点的端口阻塞数据报文的转发功能和低优先级环控制信道协议报文的转发功能，高优先级环中环保护链路控制节点的与环保护链路相连的端口打开数据报文和低优先级环控制信道协议报文的转发功能。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

当所述以太多环网高优先级环的环保护链路发生故障时，高优先级环的环保护链路控制节点与环保护链路相连的端口阻塞数据报文的转发功能和低优先级环控制信道协议报文的转发功能。

5.如权利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于，

当所述以太多环网低优先级环的除共享链路外的非环保护链路发生故障时，该故障链路相邻节点的端口阻塞数据报文的转发功能和低优先级环控制信道协议报文的转发功能，低优先级环的环保护链路控制节点与环保护链路相连的端口打开数据报文和低优先级环控制信道协议报文的转发功能。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，

当所述高优先级环收到低优先级环发出的故障通知报文时，所述高优先级环不对所述故障通知报文进行处理。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，

当所述以太多环网低优先级环的除共享链路外的环保护链路发生故障时，低优先级环的环保护链路控制节点与环保护链路相连的端口阻塞数据报文的转发功能和低优先级环控制信道的协议报文转发功能。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，

当所述低优先级环发生环路切换时，低优先级环通过低优先级环控制信道向高优先级环发送带有地址刷新信息的协议报文，高优先级环上的节点收到所述带有地址刷新信息的协议报文后，依据所述地址刷新信息刷新本节点的地址转发表。

9.如权利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于，

当所述高优先级环与低优先级环的共享链路发生故障时，两个边缘节点仅向高优先级环的控制信道发送故障通知报文，在高优先级环进行切换。

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