CN102025561A - 一种以太环网中刷新mac的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以太环网中刷新MAC的方法和系统，该以太环网包括具有执行同一私有环网协议和公有协议的中间节点和边界节点的第一类节点以及可执行公有协议的至少一个第二类节点，该方法包括以下步骤，以太环网中所有节点对以太环网链路状态进行检测，当第一类节点检测到以太环网链路发生故障时，通过其边界节点向第二类节点发送公有协议的拓扑改变报文，刷新第二类节点MAC转发地址表，以及当第二类节点检测到以太环网链路发生故障时，通过向第一类节点的边界节点发送公有协议的拓扑改变报文，刷新第一类节点MAC转发地址表。本发明解决了不同厂家的设备组成环网时不能成功对接、不能快速刷新MAC，导致切换时间达不到电信级要求的问题。

Description

一种以太环网中刷新MAC的方法及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及以太环网中刷新MAC的方法及系统。

背景技术

随着以太网在城域网中的广泛应用，二层网络的规模也越来越大，以太网的性能如可靠性成了电信运营商们越来越关注的焦点。在交换式的网络中，提高网络可靠性的主要手段是部署一些冗余链路，这样当主链路失效时可以使用备份链路。在使用冗余链路备份的情况下，网络的保护与恢复能力便成为关键，尤其是语音与数据等实时业务的发展对网络的故障恢复能力提出了更高的要求。传统的以太网恢复能力通常是通过STP(SPANING TREE PROTOCOL生成树)协议来实现的，但它们的自愈速度太慢，需要以分钟和秒计，无法达到城域业务的要求。为了能让以太网应用于城域网，目前比较关注于以太环网保护技术。

在以太环网的实际应用中，通常存在多条通信路径，实现了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，网络的保护数据切换到备用路径上传输，从而实现网络在路径正常状态到故障状态下的切换，提高网络的抗故障能力。

图1a是以太环网的保护技术示意图，如图1a所示，节点A1、A2、A3和B为支持以太环网交换功能的节点，网络N和节点B相连接，网络M和节点A2相连接。网络N和网络M之间进行通信时可选择的物理路径有两条，一条N<->B<->A1<->A2<->M，另外一条是N<->B<->A3<->A2<->M。

在以太环网保护技术中，通常会涉及主节点、传输节点、主节点的主端口、主节点的从端口和环保护链路。在以太环网无故障的情况下，环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，通过对环保护链路的操作，可以进行环网的主用路径和备用路径的切换。主节点是与环保护链路直接相连，并且在环网无故障的情况下阻塞与环保护链路直接相连的端口的数据报文转发的环上节点。主节点也称为控制节点。在以太环网上可以选择某一个具有以太网交换功能的节点为主节点。主节点在环网无故障的情况下阻塞与环保护链路直接相连的端口是从端口，另外一个用于发送探测环路报文的端口是主端口。如图1a所示，环网保护的节点有A1、A2、A3、和B，包含的链路有<A1，A2>、<A2，A3>、<A3，B>、和<B，A1>。以节点A2为主节点，与节点A2的22端口直接相连的链路<A2，A3>为环保护链路。A2的21端口为主端口，22端口为从端口。环上除A2外的其他节点为传输节点。

当环上链路完好时，主节点阻塞与环保护链路相连的从端口的数据转发功能，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1b所示，此时网络N和M的通信路径为：N<->B->A1<->A2<->M。

当环上链路发生故障时，主节点放开从端口的数据报文转发功能，通知其他传输节点刷新自身的MAC(MEDIA ACCESS CONTROL介质访问控制)转发地址表。

主节点可以通过告警报文来获知环上链路的故障状态。当环网某条链路发生故障时，与故障链路直接相连的两个传输节点检测到故障发生后，分别通过无故障端口在环网上发送故障告警报文(LINK-DOWN)，各个传输节点接收到LINK-DOWN报文后对该LINK-DOWN不做任何处理，直接将该LINK-DOWN报文进行转发直至主节点。主节点接收到LINK-DOWN报文后，获知环上链路发生故障。如图1c所示，当链路<A1，A2>发生故障时，节点A1、A2检测到链路故障后，A1通过11端口在环上周期性地发送LINK-DOWN报文，通知主节点A2环上有链路发生了故障，A2因其是主节点，所以不再向其他传输节点发送LINK-DOWN报文。

当主节点获知环上链路发生故障时，通知环上其他传输节点刷新自身的MAC转发地址表。主节点接收到该LINK-DOWN报文后，放开从端口的数据报文的转发功能，刷新MAC地址转发表，并通过主端口和从端口在环网上周期性地发送环网刷新报文(RING_DOWN_FLUSH_FDB)，环上其他各传输节点接收到RING-DOWN-FLUSH-FDB报文时，刷新自身的MAC转发地址表，从而实现以太网的环网保护。如图1c所示，环上的<A1-A2>链路发生了故障，主节点A2放开了从端口22的数据报文转发功能，并通过从端口22在环网上周期性地发送环网刷新报文，环网上的其他传输节点A3、B、A1接收到环网刷新报文后，刷新自身的MAC转发地址表。网络N和M的通信路径更新为：N<->B<->A3<->A2<->M。

在现有技术中，环网发生链路故障、环网进行切换时，如果环上的节点由不同厂家的设备组成，通常切换时间达不到电信级要求。由以太环网切换过程可知，刷新MAC转发地址表是决定以太环网切换速度快慢的关键之处。然而，不同厂家的设备组成环网的时候，由于各个厂家的环网协议不同、实现机制在不同程度上存在差异，不同厂家的设备之间不能成功对接，进而不能快速刷新MAC，从而使切换时间很难小于电信级要求的50ms。

从上面的分析可知，在不同厂家设备组成的环网中，由于不同厂家设备的环网协议不同，导致以太环网的切换时间达不到电信级要求的50ms。因此，提出一种以太环网中刷新MAC的新方法和新系统是非常有意义的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以太环网中刷新MAC的方法和系统，能更好地解决不同厂家的设备组成以太环网时不能快速刷新MAC导致切换时间达不到电信级要求的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种以太环网中刷新MAC的方法，该以太环网包括具有执行同一私有环网协议和公有协议的中间节点和边界节点的第一类节点以及可执行公有协议的至少一个第二类节点，该方法包括以下步骤：

A)以太环网中所有节点对以太环网链路状态进行检测；

B)当第一类节点检测到以太环网链路发生故障时，通过其边界节点向第二类节点发送公有协议的拓扑改变报文，刷新第二类节点MAC转发地址表；以及

C)当第二类节点检测到以太环网链路发生故障时，通过向第一类节点的边界节点发送公有协议的拓扑改变报文，刷新第一类节点MAC转发地址表。

优选的，步骤B)还包括：通过向以太环网上其他第一类节点发送环网刷新报文，刷新所有第一类节点MAC转发地址表。

优选的，步骤B)还包括：当检测到太环网链路发生故障的第一类节点是边界节点时，该边界节点生成和发送环网刷新报文，并生成和发送公有协议的拓扑改变报文。

优选的，步骤B)还包括：当检测到以太环网链路发生故障的第一类节点是中间节点时，该中间节点生成和发送环网刷新报文，并且第一类节点的边界节点在收到该环网刷新报文后，生成和发送公有协议的拓扑改变报文。

优选的，步骤C)还包括：第一类节点的边界节点在收到第二类节点发送的公有协议的拓扑改变报文时，刷新其MAC转发地址表，并生成和发送用来刷新其他第一类节点MAC转发地址表的环网刷新报文。

优选的，公有协议是MSTP协议。

根据本发明的另一方面，提供了一种以太环网中刷新MAC的系统，该系统包括：

具有执行同一私有环网协议和公有协议的的中间节点和边界节点的第一类节点；以及

可执行公有协议的至少一个第二类节点；

其中，当第一类节点检测到以太环网链路发生故障时，通过其边界节点向第二类节点发送公有协议的拓扑改变报文，刷新第二类节点MAC转发地址表；

其中，当第二类节点检测到太环网链路发生故障时，通过向第一类节点的边界节点发送公有协议的拓扑改变报文，刷新第一类节点MAC转发地址表。

优选的，第一类节点的中间节点包括：

检测模块，用于检测以太环网链路状态；

环网刷新报文模块，用于在检测模块检测到以太环网发生故障时，生成和发送环网刷新报文；以及

地址刷新模块，用于在检测模块检测出链路发生故障或者在收到其他第一类节点发送的环网刷新报文时，刷新MAC转发地址表。

优选的，第一类节点的边界节点包括：

检测模块，用于检测以太环网链路状态；

环网刷新报文模块，用于在检测模块检测到以太环网发生故障时，生成和发送环网刷新报文；

拓扑改变报文模块，用于在检测模块检测到以太环网发生故障或者在收到其他第一类节点发送的环网刷新报文时，生成和发送拓扑改变报文；以及

地址刷新模块，用于在检测模块检测出链路发生故障或者在收到其他第一类节点发送的环网刷新报文或者在收到第二类节点发送的拓扑改变报文时，刷新MAC转发地址表。

优选的，第二类节点包括：

检测模块，用于检测以太环网链路状态；

拓扑改变报文模块，用于在检测模块检测到以太环网发生故障时，生成和发送拓扑改变报文；以及

地址刷新模块，用于在检测模块检测出链路发生故障或者在收到第一类节点的边界节点发送的拓扑改变报文时，刷新MAC转发地址表。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：不同厂家的设备组成以太环网时，能够快速刷新MAC，从而使切换时间达到电信级要求。

附图说明

图1a是现有技术提供的以太环网的拓扑图；

图1b是现有技术提供的以太环网中链路完好时的通信路径拓扑图；

图1c是现有技术提供的以太环网中链路故障时的通信路径拓扑图；

图2是本发明提供的以太环网中刷新MAC的方法的流程图；

图3a是本发明实施例提供的以太环网中刷新MAC的方法的流程图；

图3b是本实施例提供的以太环网中链路完好时的以太环网的拓扑图；

图3c是本实施例提供的以太环网中链路故障时的以太环网的拓扑图；

图3d是本发明实施例提供的以太环网中第二类节点的MAC地址转发表中的主节点的信息；

图3e是本发明实施例提供的以太环网进行切换时触发MSTP拓扑改变报文的流程图；

图4是本发明实施例提供的以太环网中刷新MAC的系统的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的以太环网中第一类节点的中间节点的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的以太环网中第一类节点的边界节点的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的以太环网中第二类节点的结构示意图

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图2是本发明提供的以太环网中刷新MAC的方法的流程图，如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤S201，以太环网中所有节点对以太环网链路状态进行检测；

步骤S202，当第一类节点检测到以太环网链路发生故障时，通过其边界节点向第二类节点发送公有协议的拓扑改变报文，刷新第二类节点MAC转发地址表；

步骤S203，当第二类节点检测到以太环网链路发生故障时，通过向第一类节点的边界节点发送公有协议的拓扑改变报文，刷新第一类节点MAC转发地址表。

其中，该以太环网包括具有执行同一私有环网协议和公有协议的中间节点和边界节点的第一类节点以及可执行公有协议的至少一个第二类节点。

图3a是本发明实施例提供的以太环网中刷新MAC的方法的流程图，如图3a所示，该方法包括以下步骤：

步骤S301：在以太环网中配置环网协议。

例如在图3b中，环网包含第一类节点A1、A2、A3和第二类节点B，包含的链路有<A1，A2>、<A2，A3>、<A3，B>和<B，A1>链路。第一类节点是以太环网上同时运行同一私有环网协议和公有协议的同一厂家的设备。第二类节点是以太环网上不支持第一类节点运行的私有环网协议但可运行公有协议的其他厂家的设备。A1、A2、A3彼此之间运行私有环网协议，并且运行MSTP协议。B与A1、A2、A3的生产厂家不同，也不支持A1、A2、A3之间运行的私有环网协议，但可运行MSTP协议。

步骤S302，在以太环网中配置主节点、主节点的主端口、主节点的从端口、环保护链路、边界节点、边界端口。

例如在图3b中，节点A2为主节点，它的端口21为主端口，端口22为从端口，与端口22直接相连的链路<A2，A3>为环保护链路。节点A1、A3为边界节点，A2为中间节点。边界节点是第一类节点中与第二类节点直接连接的节点。中间节点是两个边界节点之间的第一类节点。节点A1的11端口为边界端口，节点A3的32端口为边界端口。边界端口是边界节点直接连接环网上其他厂商设备(第二类节点)的端口。

步骤S303，以太环网中的节点学习MAC。

例如在图3b中，私有环网协议和MSTP协议启动后，在以太环中，主节点A2的21端口为主端口，处于转发状态，A2的22端口为从端口，处于阻塞(Block)状态，这时B节点从A2的21端口学习到了A2节点的MAC，此时从B节点到A2节点上的流量都是从B节点的42端口转发出去。例如，A2节点的MAC地址为00:00:00:00:00:02，那么B节点上的转发信息如图3d所示。

步骤S304，以太环网中的节点检测到链路故障，边界节点向第二类节点发送MSTP的拓扑改变报文。

例如在图3e中，以太环网中所有节点对以太环网链路状态进行检测，一旦环网中链路发生故障环网需要切换时，故障链路两端的节点首先判断自身是否是边界节点，如果是，则向第二类节点发送MSTP的拓扑改变报文，如果不是，则不触发MSTP拓扑改变报文。

具体地说，例如在图3c中，假设A1和A2之间的链路断开时，A2检查到与其直接相连的链路<A1，A2>发生故障，这时主节点A2放开了从端口22的数据报文转发功能，并利用私有环网协议向A3发送环网刷新报文，通知A3环网发生了切换。A3是边界节点，接收到A2的环网刷新报文后，利用私有环网协议向节点B发送MSTP的拓扑改变报文通知B节点环网进行了切换。同时边界节点A1也检测到与其直接连接的链路<A1，A2>发生故障，向第二类节点B发送MSTP的拓扑改变报文通知B节点环网进行了切换。

步骤S305，接收到拓扑改变报文的以太环网上的节点，刷新MAC。

例如在图3c中，节点B接收到A3、A1发送的MSTP拓扑改变报文后，刷新自身的MAC地址转发表。由于节点B运行了MSTP，所以能识别MSTP的拓扑改变报文。节点B接收到A3、A1发送的MSTP的拓扑改变报文之后，进行MAC转发地址表的刷新，删除MAC转发地址表中的数据。通信路径更新为为：B<->A3<->A2。这时，从B节点到A2节点的流量就会通过广播形式从41端口出去，而不是从原来的42端口转发出去，这样就能使流量快速从故障链路切换到备份链路上来。

图4是本发明实施例提供的以太环网中刷新MAC的系统的结构示意图，如图4所示，该系统包括：第一类节点A1、A2、A3和第二类节点B。第一类节点A1、A2、A3是以太环网上执行同一私有环网协议和公有协议的同一厂家的设备。第二类节点B是以太环网上不支持第一类节点运行的私有环网协议的其他厂家的设备。第一类节点中与第二类节点B直接连接的节点是边界节点A1和A3，两个边界节点A1和A3之间的第一类节点是中间节点A2。

当第一类节点检测到以太环网链路发生故障时，通过其边界节点向第二类节点发送公有协议的拓扑改变报文，刷新第二类节点MAC转发地址表。假设A1和A2之间的链路发生故障，边界节点A1检测到链路故障后，向B发送MSTP的拓扑改变报文，通知B刷新自身的MAC转发地址表。同时A2也检测到链路故障，A2通过私有环网协议向A1发送环网刷新报文，边界节点A1接收到A2的环网刷新报文后刷新自身的MAC地址转发表并向B发送MSTP的拓扑改变报文。

当第二类节点检测到以太环网链路发生故障时，通过向第一类节点的边界节点发送公有协议的拓扑改变报文，刷新第一类节点MAC转发地址表。假设B和A1之间的链路发生故障，B检测到故障后，向A3发送MSTP的拓扑改变报文通知A3刷新MAC转发地址表。同时，A1也检测到A1和B之间的链路故障，A1通过私有环网协议向远离故障方向的环上发送环网刷新报文，通知其他第一类节点A2、A3刷新MAC转发地址表。

图5是本发明实施例提供的以太环网中第一类节点的中间节点的结构示意图，如图5所示，第一类节点的中间节点包括检测模块1、地址刷新模块2、环网刷新报文模块3。检测模块1，用于检测以太环网链路状态；环网刷新报文模块3，用于在检测模块检测到以太环网发生故障时，生成和发送环网刷新报文；地址刷新模块2，用于在检测模块检测出链路发生故障或者在收到其他第一类节点发送的环网刷新报文时，刷新MAC转发地址表。

图6是本发明实施例提供的以太环网中第一类节点的边界节点的结构示意图，如图6所示，第一类节点的边界节点包括：检测模块4、地址刷新模块5、环网刷新报文模块6、拓扑改变报文模块7。检测模块4，用于检测以太环网链路状态；环网刷新报文模块6，用于在检测模块检测到以太环网发生故障时，生成和发送环网刷新报文；拓扑改变报文模块7，用于在检测模块检测到以太环网发生故障或者在收到其他第一类节点发送的环网刷新报文时，生成和发送拓扑改变报文；地址刷新模块5，用于在检测模块检测出链路发生故障或者在收到其他第一类节点发送的环网刷新报文或者在收到第二类节点发送的拓扑改变报文时，刷新MAC转发地址表。

图7是本发明实施例提供的以太环网中第二类节点的结构示意图，如图7所示，第二类节点包括：检测模块8、地址刷新模块9、拓扑改变报文10。检测模块8，用于检测以太环网链路状态；拓扑改变报文模块10，用于在检测模块8检测到以太环网发生故障时，生成和发送拓扑改变报文；地址刷新模块9，用于在检测模块检测出链路发生故障或者在收到第一类节点的边界节点发送的拓扑改变报文时，刷新MAC转发地址表。

综上所述，本发明通过采用在以太环网中配置边界节点、并通过边界节点向其他厂商的设备(第二类节点)发送MSTP的拓扑改变报文，解决了不同厂家的设备组成环网时不能成功对接、不能快速刷新MAC，导致切换时间达不到电信级要求的问题。本发明具有以下技术效果：不同厂家的设备组成环网的时候，能够快速刷新MAC，从而达到电信级的要求。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种以太环网中刷新MAC的方法，所述以太环网包括具有执行同一私有环网协议和公有协议的中间节点和边界节点的第一类节点以及可执行公有协议的至少一个第二类节点，其特征在于所述方法包括以下步骤：

A)以太环网中所有节点对以太环网链路状态进行检测；

B)当第一类节点检测到以太环网链路发生故障时，通过其边界节点向第二类节点发送公有协议的拓扑改变报文，刷新第二类节点MAC转发地址表；以及

C)当第二类节点检测到以太环网链路发生故障时，通过向所述第一类节点的边界节点发送公有协议的拓扑改变报文，刷新第一类节点MAC转发地址表。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B)还包括：

通过向以太环网上其他第一类节点发送环网刷新报文，刷新所有第一类节点MAC转发地址表。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤B)还包括：当检测到以太环网链路发生故障的第一类节点是边界节点时，该边界节点生成和发送所述环网刷新报文，并生成和发送所述公有协议的拓扑改变报文。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤B)还包括：当检测到以太环网链路发生故障的第一类节点是中间节点时，该中间节点生成和发送所述环网刷新报文，并且第一类节点的边界节点在收到该环网刷新报文后，生成和发送所述公有协议的拓扑改变报文。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C)还包括：所述第一类节点的边界节点在收到第二类节点发送的公有协议的拓扑改变报文时，刷新其MAC转发地址表，并生成和发送用来刷新其他第一类节点MAC转发地址表的环网刷新报文。

6.根据上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述公有协议是MSTP协议。

7.一种以太环网中刷新MAC的系统，其特征在于，包括：

具有执行同一私有环网协议和公有协议的的中间节点和边界节点的第一类节点；以及

可执行公有协议的至少一个第二类节点；

其中，当所述第一类节点检测到以太环网链路发生故障时，通过其边界节点向第二类节点发送公有协议的拓扑改变报文，刷新第二类节点MAC转发地址表；

其中，当所述第二类节点检测到以太环网链路发生故障时，通过向第一类节点的所述边界节点发送公有协议的拓扑改变报文，刷新第一类节点MAC转发地址表。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一类节点的中间节点包括：

检测模块，用于检测以太环网链路状态；

环网刷新报文模块，用于在检测模块检测到以太环网发生故障时，生成和发送所述环网刷新报文；以及

地址刷新模块，用于在所述检测模块检测出链路发生故障或者在收到其他第一类节点发送的环网刷新报文时，刷新MAC转发地址表。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一类节点的边界节点包括：

检测模块，用于检测以太环网链路状态；

环网刷新报文模块，用于在检测模块检测到以太环网发生故障时，生成和发送所述环网刷新报文；

拓扑改变报文模块，用于在检测模块检测到以太环网发生故障或者在收到其他第一类节点发送的环网刷新报文时，生成和发送所述拓扑改变报文；以及

地址刷新模块，用于在所述检测模块检测出链路发生故障或者在收到其他第一类节点发送的环网刷新报文或者在收到第二类节点发送的拓扑改变报文时，刷新MAC转发地址表。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第二类节点包括：

检测模块，用于检测以太环网链路状态；

拓扑改变报文模块，用于在检测模块检测到以太环网发生故障时，生成和发送所述拓扑改变报文；以及

地址刷新模块，用于在所述检测模块检测出链路发生故障或者在收到第一类节点的边界节点发送的拓扑改变报文时，刷新MAC转发地址表。

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