CN101741673A - 一种以太环网的地址刷新方法 - Google Patents

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Abstract

一种以太环网的地址刷新方法，该方法包括：以太环网中的各节点当前的节点状态为保护状态时，若以太环网中的第一链路的故障消失，则通过第一链路相连的节点发送表示链路故障消失的NR协议报文；以太环网中接收到所述表示链路故障消失的NR协议报文的节点将节点状态转换为未决状态；以太环网中的各节点当前的节点状态为未决状态时，若以太环网出现链路故障，则通过该故障链路相连的节点发送SF协议报文；以太环网中接收到所述SF协议报文的节点将节点状态转换为保护状态，并根据SF协议报文中携带的地址刷新信息刷新地址转发表。本发明通过引用新的节点状态，解决了非反转恢复模式下无法及时进行地址刷新的问题。

Description

一种以太环网的地址刷新方法
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种以太环网的地址刷新方法。
背景技术
随着以太网络向着多业务承载的方向发展，特别是一些业务对网络的可靠性、实时性的要求越来越高，以太网广泛采用了环形的组网结构以提高网络可靠性。在环形网络的保护方法中，通常需要进行快速的保护倒换，要求保护倒换时间在50ms以下。目前这种快速保护倒换技术有IETF(InternetEngineering Task Force，互联网工程任务组)的RFC3619、ITU-T(InternationalTelecommunication Union，国际电信联盟)的G.8032v1等。
如图1所示的以太环网保护技术，节点A至F都是具有以太网交换功能的节点，网络M和节点B相连，网络N和节点D相连。网络M和网络N之间有2条物理路径，即：
网络N
Figure G2008101790187D0000011
节点D
Figure G2008101790187D0000012
节点C节点B网络M；和
网络N
Figure G2008101790187D0000015
节点D
Figure G2008101790187D0000016
节点E
Figure G2008101790187D0000017
节点F
Figure G2008101790187D0000018
节点A
Figure G2008101790187D0000019
节点B
Figure G2008101790187D00000110
网络M。
在应用以太网环保护技术时，定义了环保护链路和控制节点，即：在以太环网无故障的情况下，以太环网上对数据报文进行阻塞防止环路形成的链路为环保护链路，通过对这段环保护链路的操作，可以进行以太环网的主用路径和保护路径的切换。拥有环保护链路的节点称为控制节点(或者称为主节点)。
如图2a所示，以太环网包含的节点有A、B、C、D、E和F，包含的链路有<A，B>、<B，C>、<C，D>、<D，E>、<E，F>和<F，A>。节点A为控制节点，与a2端口直连的链路<F，A>为环保护链路。
当以太环网上的链路完好时，控制节点阻塞与环保护链路相连端口的数据报文转发功能，网络中无环路产生，防止了由于网络环路引起的“广播风暴”。如图2a所示，控制节点A阻塞了a2端口的数据报文转发功能，网络M和网络N之间的通信路径为：网络M
Figure G2008101790187D0000021
节点B
Figure G2008101790187D0000022
节点C
Figure G2008101790187D0000023
节点D网络N。
当以太环网上的链路发生故障时，控制节点放开其与环保护链路相连端口的数据报文转发功能，从而保障了业务的连通。如图2b所示，以太环网上的链路<B，C>发生了故障，控制节点A放开了端口a2的数据报文转发功能，网络M和网络N之间新的通信路径为：网络M
Figure G2008101790187D0000025
节点B
Figure G2008101790187D0000026
节点A
Figure G2008101790187D0000027
节点F
Figure G2008101790187D0000028
节点E节点D
Figure G2008101790187D00000210
网络N。
在以太环网发生链路切换时(如链路发生故障或者故障消失)，需要刷新地址转发表。刷新地址转发表的目的是为了防止节点仍然使用链路切换前的路径转发数据报文，造成数据报文大量丢失。如图2a所示，在以太环网上的链路无故障的情况下，网络N向网络M发送数据报文的路径为：网络N→节点D→节点C→节点B→网络M。如图2b所示，当链路<B，C>发生了故障时，如果节点D的转发表没有刷新，网络N向网络M发送的数据报文仍然沿着原来的路径继续传输，这些数据报文在节点C被丢弃，这种现象将一直持续到节点D学习到节点B的正确地址为止。因此，在G.8032v1中，常常运用刷新地址转发表的方法来防止节点仍然使用链路切换前的路径转发数据报文。
在G.8032v1中，地址刷新信息通常是由SF(链路故障通知)协议报文和NR(无请求)协议报文的DNF字段来指示。这些协议报文通常由源节点周期性发送，使以太环网稳定地处于一种状态。在G.8032v1中，节点仅有IDLE(空闲)状态和PROTECTION(保护)状态，分别定义如下：
IDLE状态：以太环网上没有故障，控制节点周期性发送的NR-RB协议报文，表示环保护链路已经阻塞数据报文的转发；以太环网上的节点收到该协议报文后都进入IDLE状态。
PROTECTION状态：以太环网上有故障，检测到故障的节点周期性发送SF协议报文；以太环网上收到SF协议报文的节点进入PROTECTION状态。
为了防止节点重复刷新地址转发表，在G.8032v1中，协议规定在一种节点状态下，节点仅刷新一次地址转发表。如图3a所示，以太环网上的链路<B，C>发生了故障，节点B和节点C分别沿着b2和c1端口向外周期性发送SF协议报文。以太环网上的节点D、E、F和A虽然能够不断地收到SF协议报文，但是这些节点在PROTECTION状态仅刷新一次地址转发表，即，节点在PROTECTION状态收到第一个SF协议报文时刷新地址转发表，对后续的SF协议报文进行忽略。
上述地址刷新机制(即在一种状态下仅刷新一次地址转发表且节点仅有IDLE和PROTECTION两种状态)在反转恢复模式下没有问题，但是对于非反转恢复模式，则会出现问题。
上述反转恢复模式是指：当以太环网的故障链路恢复正常时，整个以太环网仅在控制节点与环保护链路相连的端口阻塞数据报文的转发。上述非反转恢复模式是指：当以太环网的故障链路恢复正常时，整个以太环网阻塞数据报文转发的端口不一定是控制节点与环保护链路相连的端口。
在反转恢复模式下，当以太环网上的链路<B，C>的故障消失时，节点B和C分别沿着b2和c1端口向外周期性发送NR协议报文，用于表示链路故障消失；节点A收到NR协议报文后，启动定时器，在定时器超时后阻塞a2端口的数据报文转发功能，并发送NR-RB协议报文；以太环网上的各节点在接收到NR-RB协议报文后进入IDLE状态，并根据NR-RB协议报文的DNF字段刷新地址转发表。
但是，在非反转恢复模式下，如图3b所示，当以太环网上的链路<B，C>的故障消失时，节点B和C分别沿着b2和c1端口向外周期性发送NR(NODE_ID)协议报文；节点B收到节点C发送的NR(NODE_ID)协议报文时，发现节点C的NODE_ID(节点标识符)比自己的大，则停止发送NR(NODE_ID)协议报文，同时打开b1端口的数据报文转发功能；节点C仍然保持阻塞c2端口的数据报文转发功能。根据G.8032v1的节点状态规定，此时以太环网上的各节点仍然处在PROTECTION状态，以太环网上的各节点不会刷新地址转发表。在这种情况下，如果此后以太环网上的链路发生新的故障，节点的地址刷新就会遇到问题。如图3c所示，以太环网在链路<B，C>的故障消失一段时间以后，链路<E，D>又发生了故障，节点E和节点D检测到故障后，分别沿着e1和d2端口向外周期性发送SF协议报文，节点C收到SF协议报文后，打开c2端口的数据报文转发功能。由于此时以太环网上的各节点仍然处于PROTECTION状态，所有节点都不会刷新地址转发表。然而，由于以太环网的拓扑结构发生了新的变化，如果以太环网上的节点没有刷新地址转发表，以太环网上的数据流会沿着以太环网拓扑结构发生变化之前的路径(即：节点B
Figure G2008101790187D0000041
节点A
Figure G2008101790187D0000042
节点F节点E
Figure G2008101790187D0000044
节点D)转发，数据会发生大量的丢失。
从以上分析可以看出，在非反转恢复模式下采用现有技术中的地址刷新方法会出现由于地址无法及时刷新而造成的数据丢失的问题。
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，提供一种新的基于状态转移的地址刷新机制，以解决在非反转恢复模式下由于地址无法及时刷新而造成的数据丢失的问题。
为了解决上述问题，本发明提供一种以太环网的地址刷新方法，该方法包括：
以太环网中的各节点当前的节点状态为保护状态时，若以太环网中的第一链路的故障消失，则通过第一链路相连的节点发送表示链路故障消失的无请求NR协议报文；以太环网中接收到所述表示链路故障消失的NR协议报文的节点将节点状态转换为未决状态；
以太环网中的各节点当前的节点状态为未决状态时，若以太环网出现链路故障，则通过该故障链路相连的节点发送链路故障通知SF协议报文；以太环网中接收到所述SF协议报文的节点将节点状态转换为保护状态，并根据SF协议报文中携带的地址刷新信息刷新地址转发表。
此外，以太环网中的各节点当前的节点状态为保护状态时，若所述第一链路的故障消失，则通过所述第一链路相连的节点阻塞所述第一链路的一个或多个端口的数据报文转发功能；
以太环网中的各节点当前的节点状态为未决状态时，所述出现故障的链路为第二链路；接收到所述SF协议报文后，通过所述第一链路相连的节点打开已阻塞的所述第一链路的端口的数据报文转发功能。
此外，以太环网中的各节点当前的节点状态为保护状态时，若所述第一链路的故障消失，则通过所述第一链路相连的节点将节点状态转换为未决状态；
以太环网中的各节点当前的节点状态为未决状态时，若以太环网出现链路故障，则通过所述出现故障的链路相连的节点将节点状态转换为保护状态。
此外，以太环网中的各节点当前的节点状态为未决状态时，若以太环网出现链路故障，则通过所述出现故障的链路相连的节点刷新地址转发表。
此外，以太环网的控制节点接收到所述表示链路故障消失的NR协议报文后，启动等待恢复定时器，并在等待恢复定时器超时后发送表示环保护链路已经阻塞数据报文的转发的NR协议报文。
此外，以太环网中的各节点当前的节点状态为未决状态时，接收到控制节点发送的所述用于表示环保护链路已经阻塞数据报文的转发的NR协议报文后，节点将节点状态转换为空闲状态。
此外，以太环网中的各节点当前的节点状态为未决状态时，接收到控制节点发送的所述用于表示环保护链路已经阻塞数据报文的转发的NR协议报文后，节点根据该NR协议报文中携带的地址刷新信息刷新地址转发表。
此外，以太环网中的节点仅在以下情况之一刷新地址转发表：
(A)当前的节点状态为空闲状态时，若节点检测到链路故障，或接收到SF协议报文；或
(B)当前的节点状态为未决状态时，若节点检测到链路故障，或接收到SF协议报文；或
(C)当前的节点状态为未决状态时，若节点启动的等待恢复定时器超时，或节点接收到用于表示环保护链路已经阻塞数据报文的转发的NR协议报文。
综上所述，本发明通过引用新的节点状态(PENDING状态)，解决了非反转恢复模式下无法及时进行地址刷新的问题。
附图说明
图1为现有技术中以太环网的拓扑图；
图2a为现有技术中以太环网中链路完好时的通信路径拓扑图；
图2b为现有技术中以太环网中链路故障时的通信路径拓扑图；
图3a为现有技术中以太环网中链路故障时SF协议报文的传输示意图；
图3b为现有技术中以太环网的非反转恢复示意图；
图3c为现有技术中以太环网链路在非反转恢复后的另一链路发生故障的示意图；
图4为本发明实施例基于状态的地址刷新方法流程图；
图5a为本发明实施例节点由IDLE状态进入PROTECTION状态的示意图；
图5b为本发明实施例节点由PENDING状态进入IDLE状态的示意图；
图5c为本发明实施例节点由PENDING状态进入PROTECTION状态的示意图；
图6a、6b、6c和6d为本发明实施例基于状态转移的地址刷新方法的一个应用实例示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是，引入一个新的节点状态：PENDING(未决)状态；当以太环网中的节点在PROTECTION状态接收到NR协议报文时进入PENDING状态，在PENDING状态接收到SF协议报文时进入PROTECTION状态；并且仅当节点发生了：IDLE到PROTECTION、或PENDING到IDLE(仅限于反转恢复模式)、或PENDING到PROTECTION的状态转移时，节点才根据协议报文中携带的地址刷新信息刷新地址转发表。
上述3种节点状态分别定义如下：
IDLE状态：以太环网上没有故障，控制节点周期性发送的NR-RB协议报文，表示环保护链路已经阻塞数据报文的转发；以太环网上的节点收到该协议报文后进入IDLE状态。
PROTECTION状态：以太环网上有故障，检测到故障的节点周期性发送SF协议报文；以太环网上收到SF协议报文的节点进入PROTECTION状态。
PENDING状态：以太环网上没有故障，原故障链路两端的节点或节点之一继续阻塞原故障链路端口的数据报文转发功能，并周期性发送NR协议报文；以太环网上收到NR协议报文的节点进入PENDING状态。
需要注意的是，与现有技术不同，以太环网上的节点不能够由PROTECTION状态直接进入IDLE状态，必须经过PENDING状态才能进入PROTECTION状态。
下面将结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
图4是本发明实施例的地址刷新方法流程图，步骤如下：
步骤401，在以太环网上的每个节点配置2个状态变量，一个是节点状态记录变量ST，另一个是报文状态记录变量RV。
步骤402，当节点收到协议报文时，根据协议报文的类别确定报文状态记录变量RV的值。
例如：收到SF协议报文时，该节点的RV＝PROTECTION；收到NR协议报文时，该节点的RV＝PENDING；收到NR-RB协议报文时，该节点的RV＝IDLE。
步骤403，节点判定RV和ST是否相等；如果不等，执行步骤404；否则本流程结束。
步骤404，节点对RV和ST值进行判断：
如果ST＝IDLE且RV＝PROTECTION(情况1)，则执行步骤405；
如果ST＝PENDING且RV＝IDLE(情况2)，则执行步骤406；
如果ST＝PENDING且RV＝PROTECTION(情况3)，则执行步骤407；
否则，本流程结束。
步骤405，对于情况1，节点检查接收到的SF协议报文的地址刷新字段，判断节点是否要刷新；如果要刷新，则刷新地址转发表。
如图5a所示，以太环网上的各节点开始处于IDLE状态；当链路<C，D>发生了故障，节点C和D向外周期性发送SF协议报文；以太环网上的其它节点收到SF协议报文后，将RV值记录为PROTECTION状态；以太环网上的节点比较ST和RV的值，发现节点由IDLE状态进入PROTECTION状态，随后检查收到的SF协议报文的地址刷新信息，如果需要刷新，则刷新地址转发表。
步骤406，对于情况2，节点检查接收到的NR-RB协议报文的地址刷新字段，判定节点是否要刷新；如果要刷新，则刷新地址转发表。
如图5b所示，以太环网各节点开始处于PENDING状态；节点C和节点D周期性发送NR协议报文；控制节点收到NR协议报文后，启动WTR(等待恢复)定时器；当WTR定时器超时后，控制节点A周期性向外发送NR-RB协议报文；当以太环网上的节点收到NR-RB协议报文后，将RV值记录为IDLE状态；以太环网上的节点比较ST和RV的值，发现节点由PENDING进入IDLE状态，随后检查收到的NR-RB协议报文的地址刷新信息，如果需要刷新，则刷新地址转发表。
步骤407，对于情况3，节点检查接收到的SF协议报文的地址刷新字段，判定节点是否要刷新；如果要刷新，则刷新地址转发表。
如图5c所示，以太环网采用非反转恢复模式，各节点开始处于PENDING状态，节点C和节点D周期性发送NR协议报文；当链路<F，E>发生了故障，节点F和E向外周期性发送SF协议报文；以太环网上的其它节点收到SF协议报文后，将RV值记录为PROTECTION状态；以太环网上的节点比较ST和RV的值，发现节点由PENDING进入PROTECTION状态，随后检查收到的SF协议报文的地址刷新信息，如果需要刷新，则刷新地址转发表。
步骤408，节点将ST记录的节点状态更新为RV记录的报文状态。
需要注意的是，上述流程中省略了发送协议报文的节点所进行的状态转移和地址刷新操作。例如，当前各节点都处于PENDING状态时，节点C和D检测到链路<C，D>的故障后，将自身的节点状态记录变量ST设置为PROTECTION，用于表示当前已进入PROTECTION状态。当然，节点C和D也可以在收到对方发送的SF协议报文后将节点状态记录变量ST设置为PROTECTION。同样，节点C和D可以在发送SF协议报文前刷新地址转发表，也可以在接收到对方发送的SF协议报文后刷新地址转发表。
应用实例：
某以太环网发生了单点故障后进行非反转恢复，然后另外一条链路发生了故障。
如图6a和6b所示，以太环网各节点开始处于IDLE状态；当链路<C，D>发生了故障，节点C和D检测到该故障后刷新地址转发表，将RV值记录为PROTECTION状态，向外周期性发送SF协议报文；以太环网上的其它节点收到SF协议报文后，将RV值记录为PROTECTION状态，以太环网上的各节点比较ST和RV的值，发现节点由IDLE进入PROTECTION状态，随后检查收到的SF协议报文的地址刷新信息，发现需要刷新，则各节点刷新地址转发表。
如图6c所示，当<C，D>链路的故障消失，节点C和/或D检测到故障消失后继续阻塞原故障端口(现在故障已消失)的数据报文的转发功能，将RV值记录为PENDING，并周期性向外发送NR协议报文；以太环网上的其它节点收到该协议报文后，将RV值记录为PENDING状态，以太环网上的各节点比较ST和RV的值，发现节点由PROTECTION进入PENDING状态，这种状态转移说明节点不需要进行地址刷新，因此以太环网上节点不刷新地址转发表。
如图6d所示，以太环网的<F，E>链路发生故障，节点F和E检测到该故障后阻塞故障端口的数据报文的转发，将RV值记录为PROTECTION状态，刷新地址转发表，并向外周期性发送SF协议报文；以太环网上的其它节点收到SF协议报文后，将RV值记录为PROTECTION状态，同时节点C和节点D打开数据报文的转发功能；以太环网上的各节点比较ST和RV的值，发现节点由PENDING进入PROTECTION状态，随后检查收到的SF协议报文的地址刷新信息，如果发现需要刷新，则刷新各节点的地址转发表。

Claims (8)

1.一种以太环网的地址刷新方法，其特征在于，该方法包括：
以太环网中的各节点当前的节点状态为保护状态时，若以太环网中的第一链路的故障消失，则通过第一链路相连的节点发送表示链路故障消失的无请求NR协议报文；以太环网中接收到所述表示链路故障消失的NR协议报文的节点将节点状态转换为未决状态；
以太环网中的各节点当前的节点状态为未决状态时，若以太环网出现链路故障，则通过该故障链路相连的节点发送链路故障通知SF协议报文；以太环网中接收到所述SF协议报文的节点将节点状态转换为保护状态，并根据SF协议报文中携带的地址刷新信息刷新地址转发表。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
以太环网中的各节点当前的节点状态为保护状态时，若所述第一链路的故障消失，则通过所述第一链路相连的节点阻塞所述第一链路的一个或多个端口的数据报文转发功能；
以太环网中的各节点当前的节点状态为未决状态时，所述出现故障的链路为第二链路；接收到所述SF协议报文后，通过所述第一链路相连的节点打开已阻塞的所述第一链路的端口的数据报文转发功能。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
以太环网中的各节点当前的节点状态为保护状态时，若所述第一链路的故障消失，则通过所述第一链路相连的节点将节点状态转换为未决状态；
以太环网中的各节点当前的节点状态为未决状态时，若以太环网出现链路故障，则通过所述出现故障的链路相连的节点将节点状态转换为保护状态。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，
以太环网中的各节点当前的节点状态为未决状态时，若以太环网出现链路故障，则通过所述出现故障的链路相连的节点刷新地址转发表。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
以太环网的控制节点接收到所述表示链路故障消失的NR协议报文后，启动等待恢复定时器，并在等待恢复定时器超时后发送表示环保护链路已经阻塞数据报文的转发的NR协议报文。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，
以太环网中的各节点当前的节点状态为未决状态时，接收到控制节点发送的所述用于表示环保护链路已经阻塞数据报文的转发的NR协议报文后，节点将节点状态转换为空闲状态。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，
以太环网中的各节点当前的节点状态为未决状态时，接收到控制节点发送的所述用于表示环保护链路已经阻塞数据报文的转发的NR协议报文后，节点根据该NR协议报文中携带的地址刷新信息刷新地址转发表。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
以太环网中的节点仅在以下情况之一刷新地址转发表：
(A)当前的节点状态为空闲状态时，若节点检测到链路故障，或接收到SF协议报文；或
(B)当前的节点状态为未决状态时，若节点检测到链路故障，或接收到SF协议报文；或
(C)当前的节点状态为未决状态时，若节点启动的等待恢复定时器超时，或节点接收到用于表示环保护链路已经阻塞数据报文的转发的NR协议报文。
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