CN101958831B - 以太环网故障恢复方法、以太环网及交换设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以太环网故障恢复方法、以太环网及交换设备，该方法包括：主交换设备向环网中的传输交换设备发送携带端口标志信息的探测报文；传输交换设备接收探测报文后，若自身有端口阻塞，则当其中的端口标志信息为存在阻塞端口时，将自身阻塞的端口恢复为正常状态；当其中的端口标志信息为不存在阻塞端口时，保持一个端口为阻塞状态，其它端口恢复为正常状态，将端口标志信息修改为存在阻塞端口；以及传输交换设备转发探测报文给相邻的传输交换设备或主交换设备；主交换设备通过从端口接收到探测报文后，若其中的端口标志信息为存在阻塞端口，则将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态。避免了现有技术中阻塞端口倒换导致的通信中断。

Description

以太环网故障恢复方法、以太环网及交换设备

技术领域

本发明涉及网络通讯技术领域，尤指一种以太环网故障恢复方法、以太环网及交换设备。

背景技术

随着以太网技术的飞速发展以及应用的不断提升，采用性价比极高的以太网技术来构建大型的企业网、城域网已经成为一个不可阻挡的趋势。以太网一般部署为环形拓扑的网络结构，如图1所示，每台设备(包括设备A、设备B、设备C、设备D)使用两个端口分别和两侧的相邻设备互连，形成包括一条闭合链路的环形拓扑网络。

使用以太网交换机构建的环形拓扑网络，称为以太环网。RFC3619称为以太网自动保护切换(Ethernet Automatic Protection switching，EAPs)协议，提出了一种以太环网的故障切换和恢复方案，其中定义了以太环网中的两种设备角色，主交换机(Master)和传输交换机。如图2所示的以太环网包括一个主交换机(Master)和三个传输交换机(B、C、D)。在以太环网的环路状态正常、完整的情况下，Master将一个端口阻塞，避免数据形成环路(数据环路是指数据在环路里面不断循环，也称广播风暴)；其中，被阻塞的端口称为从端口，另外一个可转发数据的端口叫主端口。而传输交换机，则没有区分，两个端口都可以转发数据。

当以太环网中某两个设备之间的链路出现故障，例如图3所示，以太环网中传输交换机D和C之间的链路出现断裂，按照EAPS协议，传输交换机D和C分别向Master发送一个故障(down)报文，告诉Master有链路出现断裂。

Master收到down报文后，如图4所示，将从端口打开，即设置为可以转发数据，刷新转发数据库(Forwarding Database，FDB)表，并发送刷新(flush)报文通知传输交换机刷新FDB表。此时的以太环网的拓扑状态变为如图4所示的Master的从端口可以转发数据的状态，即实现了前面所说的故障切换。

当故障链路恢复时，例如图5所示，传输交换机D和C间的链路从故障中恢复，按照EAPs协议，检测到故障消除的传输交换机C和D将与原故障链路连接的环上端口置于阻塞状态，阻塞所有数据报文通过，但仍允许控制报文转发。此外，在以太环网故障时，Master发送环网探测报文，由于阻塞的端口允许控制报文转发，因此，Master将在其从端口上接收到自己发送的环网探测报文，并能够获知以太环网已从故障中恢复。

当Master获知以太环网从故障中恢复之后，按照EAPs协议，将从端口重新置于阻塞状态，阻止所有的数据报文通过，刷新本节点上的FDB表，此时以太环网的状态如图6所示。此外，Master发送flush报文通知传输交换机将处于阻塞状态的端口置为正常状态和刷新FDB表，然后以太环网的拓扑结构又重新变回到如图2所示的状态，即实现了故障恢复。这种环网故障恢复之后，Master重新阻塞从端口，传输交换机将阻塞的端口恢复为正常状态的机制也被称为倒换机制。

当以太环网中多个链路发生故障且部分链路恢复时，会导致某些传输交换机本来应该能够与其它交换机进行通信，但却始终无法与其它交换机进行通信。例如：假设在图5所示的状态下，传输交换机B和C间的链路发生了故障，则Master无法接收到自己发送出去的探测报文，不会执行如图6所示的阻塞从端口，以及传输交换机C和D打开阻塞的端口的操作。则传输交换机C和D之间的链路将一直处于阻塞状态，导致传输交换机C始终无法和其它传输交换机进行通信。

为了解决以太环网故障检测、恢复的处理机制存在的上述问题，目前业界通常采用的解决方式为：当某个传输交换机检测到自身有端口故障时，若此前所记录的以太环网状态不是故障状态，则首先记录以太环网的状态为故障状态；然后，查看自身非故障端口是否处于阻塞状态，若是的话，则将自身的非故障端口恢复正常；然后，通过非故障端口周期性发送down报文，并刷新FDB表。其它交换机(包括其他的传输交换机和Master)在接收到down报文后，如果此前所记录的以太环网状态不是故障状态，则首先记录以太环网的状态为故障状态；然后，将所有处于阻塞状态的端口恢复为正常状态，并刷新FDB表。当所有故障链路均恢复正常时，Master执行完如图6所示的切换阻塞端口的操作，Master记录以太环网的状态为正常状态，传输交换机接收到flush报文后，也记录以太环网的状态为正常状态。

例如：如图7所示，当传输交换机C和D之间的链路从故障中恢复，传输交换机B和C之间发生故障时，由于传输交换机C上出现处于故障状态的端口，其处于阻塞状态的端口会立即恢复为正常状态，而传输交换机D则因收到down报文而将处于阻塞状态的端口恢复为正常状态。如此一来，避免了以太环网多个链路故障且部分链路恢复时，某些传输交换机本来应该能够与其它交换机进行通信，但却始终无法与其它交换机进行通信的问题。

但是，上述的以太环网故障检测、恢复的处理机制还存在如下问题：

如图6所示，由于在Master阻塞从端口时，传输交换机C和D上与原故障点连接的端口仍然处于阻塞状态，在接收到master发送的flush报文后，即经过一定的时延之后，传输交换机C和D才会将阻塞的端口打开。也就是说，从Master阻塞从端口到传输交换机C和D取消端口的阻塞状态的这段时间内，以太环网上有两个阻断点，从而导致数据报文不能在环网中正常转发。换言之，在以太环网故障恢复过程中，数据报文转发业务存在一个中断的过程。也就是说由于阻塞端口倒换所导致的通信中断的问题还没有得到解决。

可见，现有技术中通过Master从端口的阻塞和开启来进行切换，这种方式会导致在以太环网故障恢复过程中存在暂时的数据转发中断。

发明内容

本发明实施例提供一种以太环网故障恢复方法、以太环网及交换设备，用以解决现有技术中存在以太环网故障恢复时存在的通信中断的问题。

一种以太环网故障恢复方法，包括：

主交换设备通过自身主端口周期性的向以太环网中的传输交换设备发送携带端口标志信息的探测报文；其中，所述端口标志信息为不存在塞端口；

传输交换设备接收主交换设备或相邻的传输交换设备发送的探测报文后，若自身有端口处于阻塞状态，则当探测报文中包含的端口标志信息为存在阻塞端口时，将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态；当探测报文中包含的端口标志信息为不存在阻塞端口时，保持自身处于阻塞状态的端口中的一个端口为阻塞状态，其它端口恢复为正常状态，并将端口标志信息修改为存在阻塞端口；以及所述传输交换设备转发探测报文给相邻的传输交换设备或主交换设备；

所述主交换设备通过从端口接收到探测报文后，若其中包含的端口标志信息为存在阻塞端口，则将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态。

一种以太环网，包括：主交换设备和传输交换设备；

所述主交换设备，用于通过自身主端口周期性的向所述以太环网中的传输交换设备发送携带端口标志信息的探测报文；其中，所述端口标志信息为不存在阻塞端口；以及通过自身从端口从所述以太环网中相邻的传输交换设备接收传送的探测报文后，若其中包含的端口标志信息为存在阻塞端口，则将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态；

所述传输交换设备，用于接收到主交换设备或相邻的传输交换设备发送的探测报文后，若自身有端口处于阻塞状态，则当探测报文中包含的端口标志信息为存在阻塞端口时，将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态，当探测报文中包含的端口标志信息为不存在阻塞端口时，保持自身处于阻塞状态的端口中的一个端口为阻塞状态，其它端口恢复为正常状态，并将端口标志信息修改为存在阻塞端口；以及转发探测报文给相邻的传输交换设备或主交换设备。

一种传输交换设备，包括：

接收模块，用于接收主交换设备或相邻的传输交换设备发送的探测报文；

判断模块，用于若自身有端口处于阻塞状态，则判断所述接收模块接收到的探测报文中包含的端口标志信息是否为存在阻塞端口；

接口状态更新模块，用于当所述判断模块判断出探测报文中包含的端口标志信息为存在阻塞端口时，将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态；当所述判断模块判断出探测报文中包含的端口标志信息为不存在阻塞端口时，保持自身处于阻塞状态的端口中的一个端口为阻塞状态，其它端口恢复为正常状态，并将端口标志信息修改为存在阻塞端口；

发送模块，用于转发所述接口状态更新模块发送过来的探测报文给相邻的传输交换设备或主交换设备。

一种主交换设备，包括：发送模块、接收模块和接口状态更新模块；

发送模块，用于通过自身主端口周期性的向以太环网中的传输交换设备发送携带端口标志信息的探测报文；其中，所述端口标志信息为不存在阻塞端口；

接收模块，用于通过从端口接收经以太环网中的传输交换设备传送的探测报文；其中，传输交换设备接收到主交换设备或相邻的传输交换设备发送的探测报文后，若自身有端口处于阻塞状态，则当探测报文中包含的端口标志信息为存在阻塞端口时，不修改端口标志信息；则当探测报文中包含的端口标志信息为不存在阻塞端口时，保持自身处于阻塞状态的端口中的一个端口为阻塞状态，其它端口恢复为正常状态，并将端口标志信息修改为存在阻塞端口；

接口状态更新模块，用于若所述接收模块后接收到的探测报文中包含的端口标志信息为存在阻塞端口，则将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的以太环网故障恢复方法、以太环网及交换设备，主交换设备通过自身主端口向以太环网中的传输交换设备发送携带环网状态信息和端口标志信息的探测报文；其中，所述端口标志信息为不存在阻塞端口，所述环网状态信息根据从端口是否在设定时间内接收到探测报文确定；传输交换设备接收主交换设备或相邻的传输交换设备发送的探测报文后，若自身有端口处于阻塞状态，则当探测报文中包含的端口标志信息为存在阻塞端口时，将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态；当探测报文中包含的端口标志信息为不存在阻塞端口时，保持自身处于阻塞端口中的一个端口为阻塞状态，其它端口恢复为正常状态，并将端口标志信息修改为存在阻塞端口；以及所述传输交换设备转发探测报文给相邻的传输交换设备或主交换设备；所述主交换设备通过从端口接收到探测报文后，若其中包含的端口标志信息为存在阻塞端口，则将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态。通过以上机制，使得传输交换设备之间的链路故障恢复时，无需进行阻塞端口的倒换，避免了通信中断的问题，此外通过探测报文控制以太环网中各传输交换设备接口状态，保证以太环网中仅有一个端口处于阻塞状态，即使有多条链路同时发生故障，在故障恢复时也不会出现传输交换设备不能正常通信的问题，保证了以太环网通信的正常进行，有效地提高了以太环网的可靠性和稳定性。

附图说明

图1为现有技术中以太网环形拓扑结构示意图；

图2为现有技术中以太环网的结构示例图；

图3为现有技术中图2所示的以太环网发生故障时的状态示意图；

图4为现有技术中图3所示的以太环网故障切换后的状态示意图；

图5为现有技术中图4所示的以太环网故障恢复时的状态示意图；

图6为现有技术中主交换设备获知以太环网故障恢复后的状态示意图；

图7为现有技术中以太环网再次故障时的状态示意图；

图8为本发明实施例一中以太环网故障恢复方法的流程图；

图9为本发明实施例二中以太环网故障恢复时的状态示意图；

图10为本发明实施例二中以太环网再次故障时的状态示意图；

图11为本发明实施例三中以太环网两条以上的链路故障时的状态示意图；

图12为本发明实施例三中图11的以太环网故障恢复时的状态示意图；

图13为本发明实施例三中图12的以太环网端口状态改变后的示意图；

图14为本发明实施例中主交换设备的结构示意图；

图15为本发明实施例中传输交换设备的结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

本发明实施例一提供的一种以太环网故障恢复方法，通过在交换设备(包括主交换设备和传输交换设备)上配置不倒换机制，来解决现有技术中存在的由于阻塞端口倒换带来的通信中断的问题。本发明方法的流程如图8所示，执行步骤如下：

步骤S101：主交换设备通过自身主端口向以太环网中的传输交换设备发送端口标志信息的探测报文。

一般主交换设备会以设定的周期向以太环网中的交换设备发送探测报文。其中，探测报文中携带的端口标志信息为不存在阻塞端口。

较佳的，探测报文中还携带有环网状态信息，携带的环网状态信息根据从端口是否在设定时间内接收到探测报文确定。

一般可以通过携带指定标识或将端口标志信息设置为空表示环网中不存在阻塞端口(初始状态设置为该状态)，通过携带指定标识或将置空的信息置上表示环网中存在阻塞端口(后续在传输设备汇总可能会被更改为该状态)。通过携带指定标识或将环网状态信息设置为空表示环网状态为未知状态，通过携带指定标识或将设置为空的信息置上表示环网状态为正常状态或故障状态。当主交换设备在设定的时间内能够通过从端口接收到探测报文时(表示环网其实已经恢复为正常状态)，发送的探测报文携带的环网状态信息为正常状态，否则携带的环网状态信息为未知或故障状态。其中，未知状态只有在环网初始状态时可能存在，因此不作为重点讨论。

步骤S102：传输交换设备接收主交换设备或相邻的传输交换设备发送的探测报文。

以太环网中与主交换机主端口连接的传输交换设备直接从主交换设备接收探测报文，其他的传输交换设备从相邻的传输交换设备接收探测报文。

步骤S103：判断探测报文中携带的环网状态信息是否为正常状态。

若是，执行步骤S104；若否，则直接执行步骤S105；

步骤S104：记录以太环网的状态为正常状态。

即若探测报文携带的环网状态为正常状态，则说明整个环网中所有的故障均已经消除，因此，记录环网状态为正常状态。即将自身记录的所述以太环网的状态更改为正常状态。然后执行步骤S105。

需要说明的是：以太环网只有正常或故障两种状态。当环网故障时，故障的交换设备会记录环网状态为故障状态，并周期性发送故障报文，其它交换设备在接收到故障报文时，会将环网状态记录为故障状态；当整个环网的故障都消除时，主交换设备将可以接收到自己发送出去的探测报文，此时，它将记录环网的状态为正常状态，并发送携带的环网状态信息为正常状态的探测报文，其它交换设备接收到探测报文后，也将记录环网的状态为正常状态，也就是上述步骤S104的操作。

需要说明的是，步骤S103和步骤S104是可选择的执行步骤，由于不论探测报文中携带的是正常状态还是故障状态，为了保证环网中仅有一个端口处于阻塞状态，只需要根据探测报文中的端口标志信息和自身是否有阻塞端口，执行相应的修改端口标志信息或打开自身阻塞端口的操作。上述步骤S103和步骤S104仅仅是为了说明环网状态信息为正常状态时，进行一个环网状态的记录。也就是说可以在执行步骤S102之后，直接执行步骤S105。

步骤S105：判断自身是否有端口处于阻塞状态。

若是，执行步骤S106；若否，执行步骤S109。

即在自身存在阻塞端口需要判断是否打开以及是否需要改变探测报文中的端口标志信息，否则，可以直接转发探测报文。

步骤S106：判断探测报文中携带的端口标志信息是否为存在阻塞端口。

若是，执行步骤S107；若否，执行步骤S108。

步骤S107：将处于阻塞状态端口恢复为正常状态。

即若探测报文携带的端口标志信息为存在阻塞端口，则说明环网中已有阻塞端口存在，因此，需要将自身阻塞的端口打开，以保证正常状态的以太环网中仅有一个端口处于阻塞状态。然后执行步骤S109。

步骤S108：仅保持自身处于阻塞端口中的一个端口为阻塞状态，并将探测报文中的端口标志信息更改为存在阻塞端口。

即若交换设备上存在多个阻塞的端口，则让其中的一个端口保持阻塞即可，其它的端口可恢复为正常状态。若探测报文携带的端口标志信息为不存在阻塞端口，则说明环网中目前还未发现有阻塞端口存在，因此，需要在探测报文中进行标识，以便后续交换设备可根据标识打开自身处于阻塞状态的端口。然后执行步骤S109。

较佳的，若交换设备上存在多个阻塞的端口时，可以保持所有阻塞端口中端口号最小的那个端口的阻塞状态，其它的端口恢复为正常状态。

步骤S109：传输交换设备转发探测报文给相邻的传输交换设备或主交换设备。

传输交换设备在自身和相邻的传输交换设备之间的链路正常时，或在自身与相邻的主交换设备之间的链路正常时，可以正常转发探测报文给相邻的传输交换设备或主交换设备；否则将不能顺利转发，从而使得主交换设备不能从从端口接收到探测报文。

步骤S110：主交换设备通过从端口接收探测报文。

较佳的，主交换设备在接收到探测报文后，记录环网状态为正常状态。

由于探测报文从主交换设备的主端口发出，经以太环网中各交换设备传输后，若能到达主交换设备的从端口，则说明环网是正常的，不存在故障，因此，记录环网状态为正常状态。

步骤S111：判断其中包含的端口标志信息是否为存在阻塞端口。

若是执行步骤S112；否则执行步骤S113。

步骤S112：将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态。

也就是说，如果根据探测报文获知以太环网上已经存在一个阻塞端口，则主交换设备也会将自身的阻塞端口打开，以保证通信的正常进行。

步骤S113：结束。

也就是说，传输交换设备接收主交换设备或相邻的传输交换设备发送的探测报文后，若自身有端口处于阻塞状态，则当探测报文中包含的端口标志信息为存在阻塞端口时，将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态；当探测报文中包含的端口标志信息为不存在阻塞端口时，仅保持自身处于阻塞端口中的一个端口为阻塞状态并将端口标志信息修改为存在阻塞端口；以及传输交换设备转发探测报文给相邻的传输交换设备或主交换设备。

主交换设备通过从端口接收到探测报文后，若其中包含的端口标志信息为存在阻塞端口，则将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态。

且上述方法中，当传输交换设备检测到自身端口发生故障时，通过非故障端口周期性向以太环网中的其他交换设备(包括主交换设备和其他的传输交换设备)传送故障(down)报文通知其它交换设备，其它交换设备(包括主交换设备或相邻的传输交换设备)接收到down报文后，将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态(接收到故障报文，表明网络中尚存在故障，阻塞的端口可直接恢复为正常状态，并不会引起环路)，如果自身记录的环网状态为正常状态则将记录的以太环网的状态更改为故障状态并刷新转发数据库(ForwardingDatabase，FDB)表；如果所述主交换设备或相邻的传输交换设备上记录的环网状态已经为故障状态，则不再处理。

当整个环网的故障都消除时，主交换设备将可以接收到自己发送出去的探测报文，此时，它将记录环网的状态为正常状态，并发送携带的环网状态信息为正常状态的探测报文，以通知其它交换设备将所记录的环网状态更正为正常状态。

实施例二：

本发明实施例二提供的以太环网故障恢复方法，在两个交换设备之间的链路发生故障时采用不倒换的模式处理。其中，以携带的端口标志信息为空表示以太环网中不存在阻塞端口，携带的标志信息为置上状态表示以太环网中存在阻塞端口；以携带的环网状态信息为空表示以太环网处于未知状态，携带的标志信息为置上状态表示以太环网处于正常状态为例进行说明。且在该实施例中传输交换设备具体为传输交换机，主交换设备具体为主交换机。

当以太环网处于图2所示的初始状态时，主交换机的从端口阻塞，主交换机通过主端口向相邻的传输交换机发送探测报文，探测报文中携带的环网状态信息为正常状态标识，携带的端口标志信息为空。特别的，以太网初始正常状态时，发送的前几个探测报文其携带的环网状态信息和端口标志信息均为空，待从端口接收到探测报文后再发送的探测信息才为正常状态标识。

由于以太环网处于正常状态，各传输交换机也没有阻塞端口存在，因此，在接收到探测报文后，会记录以太环网处于正常状态，同时，由于不存在阻塞不会对端口标志信息进行修改，而是将探测报文直接向下游的交换机(传输交换机或主交换机)发送，直至发送至主交换机的从端口。主交换机接收到探测报文后，由于端口标志信息为空，因此，不改变从端口的状态。且由于在从端口上接收到探测报文，因此，再次发送探测报文时环网状态信息置上。

当以太环网发生故障，例如仍以图3为例，传输交换机C和D之间的链路发生故障，此时传输交换机C和D检测到自身接口发生故障，首先记录环网状态为故障状态，然后，通过非故障端口周期性发送down报文，并刷新FDB表。当传输交换机B收到down报文后，也将记录环网状态为故障状态，并刷新FDB表。当主交换设备接收到down报文后，也将记录环网状态为故障状态，打开阻塞的从端口，允许从端口转发数据报文，并刷新FDB表，以保证环网正常通信。

此时，由于传输交换机C和D之间的链路发生了故障，因此，主交换机不能从从端口接收到探测报文，其所发送的探测报文中携带的环网状态信息为空，携带的接口标志信息也为空。传输交换机D可以接收到探测报文，由于链路故障其他的传输交换机则不能接收到探测报文，传输交换机D接收到探测报文后，由于探测报文中的环网状态信息和接口标志信息都为空，因此，不需要进行操作，由于链路故障也无法转发。

当传输交换设备C和D之间的链路恢复时，传输交换机C和D将自身的与该故障链路连接的端口阻塞，主交换机从端口仍处于打开状态，即不再进行倒换。该以太环网故障恢复时的状态如图9所示，传输交换机C和D之间的链路发生故障并恢复后，传输交换设备C和D上各有一个端口处于阻塞状态，主交换设备的从端口为正常通信可以转发数据报文的状态。现有技术中这时以太环网进行阻塞端口的倒换，而本申请中则不再倒换。

此时，主交换设备发送探测报文到传输交换机D时，探测报文中的环网状态信息和接口标志信息仍为空。由于传输交换机D自身存在阻塞端口，则将探测报文中携带的端口标志信息修改为存在阻塞端口，即将端口标志信息置上，并向相邻的下一传输交换机C发送该修改后的探测报文；但由于探测报文中的环网状态信息为空，因此，传输交换机D并不会修改其所记录的环网状态，此时传输交换机D所记录的环网状态仍为故障状态。

传输交换机C接收到探测报文后，查看环网状态信息和端口标志信息，因为环网状态为空，但端口标志信息为置上，因此，传输交换机C所记录的环网状态仍为故障状态，保持不变，但会将自身处于阻塞状态的端口打开，并向相邻的下一传输交换机B发送该修改后的探测报文。即通过探测报文将图9中所示的传输交换机C上被阻塞的端口也打开，使以太环网中仅有一个端口处于阻塞状态即可。

传输交换机B接收到探测报文后，查看环网状态信息和端口标志信息，虽然环网状态为空，但端口标志信息为置上，但由于自身不存在阻塞端口。因此，不需要进行操作，直接向主交换交换机发送探测报文。

最后，主交换机接收到探测报文，获知环网已恢复为正常状态，记录环网状态为正常状态，然后由于自身不存在阻塞端口，而结束该流程。但当其再次发送探测报文时，将是环网状态信息有置上，端口标志信息为空。传输交换机D、C和B接收到之后，都将更正其所记录的环网状态为正常状态。

当以太环网中其他两个传输设备之间的链路断开时，例如：传输交换机B和C之间的链路发生故障断开时。此时以太环网的状态如图10所示，传输交换机B和C检测到自身接口发生故障，更改环网状态为故障状态，然后，通过非故障端口周期性发送down报文，并刷新FDB表。当主交换设备接收到down报文后，也将记录环网状态为故障状态，并刷新FDB表。当传输交换机D收到down报文后，也将记录环网状态为故障状态，打开阻塞的从端口，允许从端口转发数据报文，并刷新FDB表。以保证环网正常通信。当主交换设备和传输交换机D再次收到down报文，由于设备上没有处于阻塞状态的端口，且设备上所记录的环网状态已为故障状态，无需再刷新FDB表，因此，该down报文将被直接丢弃。

此时，由于传输交换机B和C之间的链路发生了故障，因此，主交换机不能从从端口接收到探测报文，其所发送的探测报文中携带的环网状态信息为空，携带的接口标志信息也为空。传输交换机D和C可以接收到探测报文，由于链路故障其他的传输交换机则不能接收到探测报文，传输交换机D和C接收到探测报文后，由于探测报文中携带的环网状态信息为空，因此，不需要进行修改操作。传输交换机D可以将探测报文转发给传输交换机C，传输交换机C由于链路故障也无法继续转发。

当传输交换机B和C之间的链路从故障中恢复时，执行上述传输交换机C和D之间链路恢复时类似的过程，使链路中仍然只有一个端口处于阻塞状态。

实施例三

本发明实施例三提供的环网故障恢复方法，适用于以太环网中同时有两个及以上的链路发生故障时的情况，仍沿用实施例二中例举的以太环网。以传输交换机C和D、传输交换机B和C之间的链路均发生故障为例。

当传输交换机C和D、传输交换机B和C之间的链路均发生故障时，其状态如图11所示，传输交换机B和D均向住交换机发送down报文，主交换机记录环网状态为故障状态，并打开自身处于阻塞状态的从端口。

当传输交换机C和D、传输交换机B和C之间的链路从故障中恢复时，传输交换机B和C、传输交换机C和D均将自身与故障链路相连的端口阻塞，其状态如图12所示。且在链路刚刚恢复时，由于主交换机还未来得及接收到探测报文，发送的探测报文中的环网状态信息和接口标志信息都为空，传输交换机D、C、B接收到探测报文后的处理过程为：

主交换设备发送探测报文到传输交换机D时，由于探测报文中的环网状态信息为空状态，因此，传输交换机D所记录的环网状态仍为故障状态，但由于探测报文中的接口标志信息都为空，且自身存在阻塞端口，则将探测报文中携带的端口标志信息修改为存在阻塞端口，即将端口标志信息置上，并向相邻的下一传输交换机C发送该修改后的探测报文。

传输交换机C接收到探测报文后，查看环网状态信息和端口标志信息，因环网状态信息为空状态，因此，传输交换机C所记录的环网状态仍为故障状态，但由于端口标志信息为置上，因此，将自身处于阻塞状态的两个端口打开，并向相邻的下一传输交换机B发送该修改后的探测报文。

因环网状态信息为空状态，因此，传输交换机C所记录的环网状态仍为故障状态，但由于端口标志信息为置上，因此，将自身处于阻塞状态的两个端口打开，并向相邻的下一传输交换机B发送该修改后的探测报文。

传输交换机B接收到探测报文后，查看环网状态信息和端口标志信息，因环网状态信息为空状态，因此，传输交换机B所记录的环网状态仍为故障状态，但由于端口标志信息为置上，因此，将自身处于阻塞状态的端口打开，并向相邻的主交换交换机发送探测报文。

主交换机接收到探测报文后，获知环网已恢复为正常状态，记录环网状态为正常状态，然后由于自身不存在阻塞端口，而结束该流程。但，当其再次发送探测报文时，将是环网状态信息有置上，接口标志信息为空。传输交换机D、C和B接收到之后，都将更正其所记录的环网状态为正常状态。

即通过探测报文将图12中所示的传输交换机C和B上被阻塞的端口打开，从而实现了通过探测报文保证环网中的被阻塞的端口仅有一个(如图13所示)。

通过上述实施例一、二、三可以看出，交换设备(包括主交换设备和传输交换设备)发生故障时，记录环网状态信息为故障状态，并周期性发送故障报文。其他交换设备接收到故障报文之后，如果有端口处于阻塞状态，将直接恢复为正常状态；如果其它交换设备上记录的环网状态为正常状态，则记录环网状态为故障状态，并刷新转发数据库FDB表；如果其它交换设备上记录的环网状态已经为故障状态(表明之前已经有处理过故障报文，已经刷新过转发数据库表，无需再刷新转发数据库表)，则不再处理。

当整个环网上的所有故障均恢复时，主交换设备将可以在其从端口上接收到探测报文，此时，主交换设备会记录环网状态为正常状态，并将探测报文中的环网状态信息置上，以通知其它交换设备更新所记录的环网状态为正常状态。这样一来，当网络再次发生故障时，各交换设备才会按期望执行刷新转发数据库表的操作，才能尽快地恢复各交换设备间的通信。因为若收到故障报文时，环网状态为故障状态，会认为之前已经处理过down报文，刷新过转发数据库表，则此次收到的故障报文将被认为是重复(down报文是周期性发送的，因此是不会刷新转发数据库表的。

本发明实施例提供的上述以太环网故障恢复方法，其以太环网中包括的主交换设备和传输交换设备的主要功能分别可以概括描述为：

主交换设备，用于通过自身主端口周期性的向所述以太环网中的传输交换设备发送端口标志信息的探测报文；其中，端口标志信息为不存在阻塞端口；以及通过自身从端口从以太环网中相邻的传输交换设备接收传送的探测报文后，若其中包含的端口标志信息为存在阻塞端口，则将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态。

传输交换设备，用于接收到主交换设备或相邻的传输交换设备发送的探测报文后，若自身有端口处于阻塞状态，则当探测报文中包含的端口标志信息为存在阻塞端口时，将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态，当探测报文中包含的端口标志信息为不存在阻塞端口时，仅保持自身处于阻塞端口中的一个端口为阻塞状态，其它端口恢复为正常状态，并将端口标志信息修改为存在阻塞端口；以及转发探测报文给相邻的传输交换设备或主交换设备。

上述传输交换设备和传输交换设备，还用于：当检测到自身端口发生故障时，通过非故障端口周期性周期性的向以太环网中的其他交换设备传送down报文。

上述主交换设备或相邻的传输交换设备，还用于接收到down报文后，将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态，如果自身记录的环网状态为正常状态，则将记录的所述以太环网的状态更改为故障状态，并刷新转发数据库FDB表。

上述传输交换设备，还用于：接收到主交换设备或相邻的传输交换设备发送的探测报文后，若探测报文中携带的环网状态信息为正常状态，则将自身记录的以太环网的状态更改为正常状态；所述探测报文中携带的环网状态信息根据从端口是否在设定时间内接收到探测报文确定。

本发明实施例提供的上述以太环网故障恢复方法，其以太环网中包含的主交换设备的结构如图14所示，包括：发送模块11、接收模块12、接口状态更新模块13。

发送模块11，用于通过自身主端口周期性的向以太环网中的传输交换设备发送端口标志信息的探测报文；其中，端口标志信息为不存在阻塞端口。

接收模块12，用于通过从端口接收经以太环网中的传输交换设备传送的探测报文；其中，传输交换设备接收到主交换设备或相邻的传输交换设备发送的探测报文后，若自身有端口处于阻塞状态，则当探测报文中包含的端口标志信息为存在阻塞端口时，不修改端口标志信息；则当探测报文中包含的端口标志信息为不存在阻塞端口时，将端口标志信息修改为存在阻塞端口。

上述接收模块12还用于：接收传输交换设备发送的down报文。

接口状态更新模块13，用于若接收模块12后接收到的探测报文中包含的端口标志信息为存在阻塞端口，则将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态。

上述主交换设备，还包括环网状态更新模块14，用于根据接收模块12是否在设定时间内通过从端口接收到探测报文，确定环网状态信息为正常状态或故障状态，并提供给发送模块11。由发送模块11发送携带环网状态信息和端口标志信息的探测报文。

上述环网状态更新模块14，还用于接收模块12接收到down报文后，将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态，；如果自身记录的环网状态为正常状态，则将记录的环网状态更改为故障状态，并刷新转发数据库FDB表。

较佳的，上述主交换设备，还包括：故障检测模块15，用于检测到自身端口是否发生故障；

上述发送模块11，还用于当故障检测模块15检测到自身端口发生故障时，通过自身非故障端口周期性的向所述以太环网中的其他交换设备传送故障报文。

本发明实施例提供的上述以太环网故障恢复方法，其以太环网中包含的传输交换设备的结构如图15所示，包括：接收模块21、判断模块22、接口状态更新模块23和发送模块24。

接收模块21，用于接收主交换设备或相邻的传输交换设备发送的探测报文。

判断模块22，用于若自身有端口处于阻塞状态，则判断接收模块21接收到的探测报文中包含的端口标志信息是否为存在阻塞端口。

接口状态更新模块23，用于当判断模块22判断出探测报文中包含的端口标志信息为存在阻塞端口时，将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态；当判断模块22判断出探测报文中包含的端口标志信息为不存在阻塞端口时，仅保持自身处于阻塞端口中的一个端口为阻塞状态，其它端口恢复为正常状态，并将端口标志信息修改为存在阻塞端口。

发送模块24，用于转发接口状态更新模块23发送过来的探测报文给相邻的传输交换设备或主交换设备。

较佳的，上述传输交换设备，还包括：故障检测模块25，用于检测到自身端口是否发生故障。

上述发送模块24，还用于当故障检测模块25检测到自身端口发生故障时，通过自身非故障端口周期性的向以太环网中的其他交换设备传送故障报文；其中，其他交换设备包括主交换设备和其他的传输交换设备。

较佳的，上述传输交换设备，还包括：网络状态更新模块26，用于在接收模块21接收到相邻的传输交换设备发送的down报文后，将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态，如果自身记录的环网状态为正常状态，则将记录的所述以太环网的状态更改为故障状态；或在接收模块21接收到主交换设备或相邻的传输交换设备发送的探测报文后，若探测报文中携带的环网状态信息为正常状态，则将自身记录的所述环网的状态更改为正常状态；其中，所述探测报文中携带的环网状态信息根据从端口是否在设定时间内接收到探测报文确定。

本发明实施例提供的上述以太环网故障恢复方法、以太环网及交换设备，通过配置以太环网的交换设备为接口不倒换模式，当发生故障时，由down报文通知主交换设备，同时传输交换设备会据此将阻塞的端口打开。当故障恢复时，发生故障的交换设备直接阻塞自身端口，主交换设备的从端口不再倒换为阻塞，同时通过主交换设备发送探测报文携带端口标志信息，由传输交换设备根据自身接口状态，及探测报文中的端口状态标识，确定是否更改本交换设备所记录的环网状态、打开阻塞端口或改变端口标志信息。从而保证了故障恢复后的环网中仅有一个端口处于阻塞状态，通过不倒换模式有效解决了通信中断的问题；通过探测报文控制传输交换设备接口状态，当环网中已经有一个端口处于阻塞状态时，其他阻塞的端口均可根据探测报文的携带信息实现恢复正常通信的操作，保证了环网在多条链路故障恢复后的正常通信。

上述故障恢复时不倒换，以及通过探测报文避免多个端口阻塞现象的出现的做法，有效地提高了以太环网的可靠性和稳定性。针对通信质量要求很高又必须部署以太环网的场合，应用本申请不倒换机制后，交换设备间能及时恢复通信，使以太环网能够适应更多的实际环境应用要求。在多链路故障恢复的过程中，无需进行倒换，实现了环网多链路故障恢复过程中数据报文的不间断转发，避免了环网因全部节点刷新FDB表造成的流量振荡，使得故障恢复过程更为平稳；

通过探测报文中携带环网状态信息，使得传输交换设备在不倒换模式下，也能够及时的刷新自身记录的环网状态，使自身记录的状态与环网的当前状态一致，同时也不会出现部分交换设备无法更新其端口和FDB表问题，从而不会出现现有技术中的导致传输交换设备不能正常通信的问题。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种以太环网故障恢复方法，其特征在于，包括：

主交换设备通过自身主端口周期性的向以太环网中的传输交换设备发送携带端口标志信息的探测报文；其中，所述端口标志信息为不存在阻塞端口；

传输交换设备接收主交换设备或相邻的传输交换设备发送的探测报文后，若自身有端口处于阻塞状态，则当探测报文中包含的端口标志信息为存在阻塞端口时，将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态；当探测报文中包含的端口标志信息为不存在阻塞端口时，保持自身处于阻塞状态的端口中的一个端口为阻塞状态，其它端口恢复为正常状态，并将端口标志信息修改为存在阻塞端口；以及所述传输交换设备转发探测报文给相邻的传输交换设备或主交换设备；

所述主交换设备通过从端口接收到探测报文后，若其中包含的端口标志信息为存在阻塞端口，则将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

当交换设备检测到自身端口发生故障时，通过自身非故障端口周期性的向所述以太环网中的其他交换设备传送故障报文；所述交换设备包括主交换设备和传输交换设备；

所述其他交换设备接收到故障报文后，将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态；如果所述其他交换设备上记录的环网状态为正常状态，则将记录的环网状态更改为故障状态，并刷新转发数据库FDB表。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述探测报文中还携带环网状态信息，所述环网状态信息根据从端口是否在设定时间内接收到探测报文确定；

所述传输交换设备接收到主交换设备或相邻的传输交换设备发送的探测报文后，还包括：

若探测报文中携带的环网状态信息为正常状态，则将自身记录的所述以太环网的状态更改为正常状态。

4.一种以太环网，其特征在于，包括：主交换设备和传输交换设备；

所述主交换设备，具体包括发送模块、接收模块和接口状态更新模块，其中所述发送模块用于通过自身主端口周期性的向所述以太环网中的传输交换设备发送携带端口标志信息的探测报文；其中，所述端口标志信息为不存在阻塞端口；所述接收模块，用于通过从端口接收经以太环网中相邻的传输交换设备传送的探测报文，其中，传输交换设备接收到主交换设备或相邻的传输交换设备发送的探测报文后，若自身有端口处于阻塞状态，则当探测报文中包含的端口标志信息为存在阻塞端口时，不修改端口标志信息；当探测报文中包含的端口标志信息为不存在阻塞端口时，将端口标志信息修改为存在阻塞端口，所述接口状态更新模块，用于若所述接收模块接收到的探测报文中包含的端口标志信息为存在阻塞端口，则将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态；

所述传输交换设备，具体包括接收模块、判断模块、接口状态更新模块和发送模块，其中所述接收模块用于接收主交换设备或相邻的传输交换设备发送的探测报文，判断模块，用于若自身有端口处于阻塞状态，则判断所述接收模块接收到的探测报文中包含的端口标志信息是否为存在阻塞端口，接口状态更新模块，用于当所述判断模块判断出探测报文中包含的端口标志信息为存在阻塞端口时，将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态，当所述判断模块判断出探测报文中包含的端口标志信息为不存在阻塞端口时，保持自身处于阻塞状态的端口中的一个端口为阻塞状态，其它端口恢复为正常状态，并将端口标志信息修改为存在阻塞端口；所述发送模块，用于转发探测报文给相邻的传输交换设备或主交换设备。

5.如权利要求4所述的以太环网，其特征在于，所述主交换设备还包括故障检测模块，用于检测到自身端口是否发生故障，所述发送模块，还用于当所述故障检测模块检测到自身端口发生故障时，通过自身非故障端口周期性的向以太环网中的其他交换设备传送故障报文；

所述传输交换设备还包括故障检测模块，用于检测到自身端口是否发生故障，所述发送模块，还用于当所述故障检测模块检测到自身端口发生故障时，通过自身非故障端口周期性的向以太环网中的其他交换设备传送故障报文；

其中，所述其他交换设备包括主交换设备和其他的传输交换设备；

所述其他交换设备，用于在接收到故障报文后，将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态，如果自身记录的环网状态为正常状态，则将记录的所述以太环网的状态更改为故障状态，并刷新转发数据库FDB表。

6.如权利要求4或5所述的以太环网，其特征在于，所述传输交换设备的网络状态更新模块，还用于在接收模块接收到主交换设备或相邻的传输交换设备发送的探测报文后，若探测报文中携带的环网状态信息为正常状态，则将自身记录的所述以太环网的状态更改为正常状态；所述探测报文中携带的环网状态信息根据从端口是否在设定时间内接收到探测报文确定。

7.一种传输交换设备，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收主交换设备或相邻的传输交换设备发送的探测报文；

判断模块，用于若自身有端口处于阻塞状态，则判断所述接收模块接收到的探测报文中包含的端口标志信息是否为存在阻塞端口；

接口状态更新模块，用于当所述判断模块判断出探测报文中包含的端口标志信息为存在阻塞端口时，将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态；当所述判断模块判断出探测报文中包含的端口标志信息为不存在阻塞端口时，保持自身处于阻塞状态的端口中的一个端口为阻塞状态，其它端口恢复为正常状态，并将端口标志信息修改为存在阻塞端口；

发送模块，用于转发所述接口状态更新模块发送过来的探测报文给相邻的传输交换设备或主交换设备，其中，所述主交换设备通过从端口接收到探测报文后，若其中包含的端口标志信息为存在阻塞端口，则将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态。

8.如权利要求7所述的传输交换设备，其特征在于，还包括：故障检测模块，用于检测到自身端口是否发生故障；

所述发送模块，还用于当所述故障检测模块检测到自身端口发生故障时，通过自身非故障端口周期性的向以太环网中的其他交换设备传送故障报文；所述其他交换设备包括主交换设备和其他的传输交换设备。

9.如权利要求7所述的传输交换设备，其特征在于，还包括：网络状态更新模块，用于在所述接收模块接收到主交换设备或相邻的传输交换设备发送的故障报文后，将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态，如果自身记录的环网状态为正常状态，则将记录的以太环网的状态更改为故障状态；或在所述接收模块接收到主交换设备或相邻的传输交换设备发送的探测报文后，若探测报文中携带的环网状态信息为正常状态，则将自身记录的以太环网的状态更改为正常状态；其中，所述探测报文中携带的环网状态信息根据从端口是否在设定时间内接收到探测报文确定。

10.一种主交换设备，其特征在于，包括：发送模块、接收模块和接口状态更新模块；

发送模块，用于通过自身主端口周期性的向以太环网中的传输交换设备发送携带端口标志信息的探测报文；其中，所述端口标志信息为不存在阻塞端口；

接收模块，用于通过从端口接收经以太环网中的传输交换设备传送的探测报文；其中，传输交换设备接收到主交换设备或相邻的传输交换设备发送的探测报文后，若自身有端口处于阻塞状态，则当探测报文中包含的端口标志信息为存在阻塞端口时，不修改端口标志信息；当探测报文中包含的端口标志信息为不存在阻塞端口时，将端口标志信息修改为存在阻塞端口；

接口状态更新模块，用于若所述接收模块后接收到的探测报文中包含的端口标志信息为存在阻塞端口，则将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态。

11.如权利要求10所述的主交换设备，其特征在于，还包括：

环网状态更新模块，用于根据所述接收模块是否在设定时间内通过从端口接收到探测报文，确定所述环网状态信息为正常状态或故障状态，并将此状态提供给发送模块；

所述发送模块，具体用于发送携带环网状态信息和端口标志信息的探测报文。

12.如权利要求11所述的主交换设备，其特征在于，所述接收模块还用于：接收传输交换设备发送的故障报文；

所述环网状态更新模块，还用于所述接收模块接收到故障报文后，将自身处于阻塞状态的端口恢复为正常状态；如果自身记录的环网状态为正常状态，则将记录的环网状态更改为故障状态，并刷新转发数据库FDB表。

13.如权利要求10-12任一所述的主交换设备，其特征在于，还包括：故障检测模块，用于检测到自身端口是否发生故障；

所述发送模块，还用于当所述故障检测模块检测到自身端口发生故障时，通过自身非故障端口周期性的向所述以太环网中的其他交换设备传送故障报文。

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