CN102104519A - 基于拓扑信息的环网恢复方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于拓扑信息的环网恢复方法，为环网中的各节点设置定时器；为每个环网上的节点中的转发表设置配对的转发条目，一个作为在用转发条目，另一个作为禁用转发条目；并为每个节点的环网上的端口配置拓扑关系表；所述方法还包括：所述环网中链路故障消失时，检测到故障消失的节点开启阻塞端口的数据报文转发功能，在所述环网上发送无请求报文，并开启定时器；所述环网上节点将接收到的所述无请求报文后开启定时器；定时器超时，所述节点更新拓扑关系表及转发表。本发明同时公开了一种基于拓扑信息的环网恢复装置。本发明通过NR报文即实现了环网中的路由优化，避免了路由更新中的数据风暴。

Description

基于拓扑信息的环网恢复方法与装置

技术领域

本发明涉及以太网中的保护倒换技术，尤其涉及一种基于拓扑信息的环网恢复方法与装置。

背景技术

随着电信级以太网(CE，Carrier Ethernet)概念的提出，为满足电信网络不断的高数据速率需求，面向连接的以太网技术——运营商骨干传送(PBT，Provider Backbone Transport)于2005年10月被提出。此后，国内外均有运营商采用PBT技术组网，为PBT技术在城域网内的发展提供了很好的开端。

PBT技术的基础是电气和电子工程师协会(IEEE，Institute of Electrical andElectronics Engineer)802.1ah定义的运营商骨干桥接(PBB，Provider BackboneBridge)技术，IEEE把PBT技术称为支持流量工程的运营商骨干桥接技术(PBB-TE，Provider Backbone Bridge Traffic Engineering)。PBB-TE技术基于PBB技术，其核心是对PBB的改进技术。PBT技术中，CE的源设备在报文的头部插入骨干网目的MAC地址(B-DA，Backbone Destination MAC Address)、骨干网的源MAC地址(B-SA，Backbone Source MAC Address)、骨干网虚拟局域网(B-VLAN，Backbone Virtual Local Area Network)以及服务实例标记(I-TAG，Service Instance TAG)。CE的源设备和目的设备之间的转发路径是预先静态配置的，中间的CE设备可以基于转发表中的B-DA和B-VID对数据帧进行转发，转发效率较高。

为了使以太网达到电信级别标准，PBB-TE通常采用保护技术。图1为现有技术中以太网隧道端到端线性保护的示意图，如图1所示，图中的实线表示端到端的工作隧道，点划线表示端到端的备份隧道，而带双向箭头的点划线表示VLAN。某流量工程服务实例(TESI)的端到端主隧道TN1为：PE1←→P1←→P2←→P3←→PE2，PE1和PE2为该隧道实例的端。备份隧道TN2为：PE1←→P5←→P6←→PE2，TN2为该流量工程服务实例的端到端备份隧道，为了区别上述主隧道TN1和备份隧道TN2，在预先配置时，为主隧道TN1指定B-VLAN1，备用隧道TN2指定B-VLAN2。当端到端主隧道TN1发生故障时，可以将数据流切换到备份隧道TN2上。

PBB-TE采用IEEE 802.1ag中的连接性故障管理(CFM，Connectivity FaultManagement)机制来持续地监视网络中的隧道状态。当主用隧道失效时，会把业务自动转移到预先建立的备用路径上，实现了隧道保护技术。

现有技术中，通过在隧道中发送IEEE 802.1ag中定义的通性检查消息(CCM，Continuity Check Message)来检测隧道的连通性。图2为PBB-TE中端到端的隧道保护原理示意图，如图2所示，图中的实线表示端到端的工作隧道，点划线表示端到端的备份隧道。隧道端点PE1和PE2之间分别沿主隧道TN1和备份隧道TN2互相发送CCM，主隧道和备份隧道的CCM分别封装B-VLAN1和B-VLAN2。这种方法实现了隧道的全路径保护。

传统方法虽然能够对隧道路径实现良好的保护，但是存在扩展性不好的缺点，特别是当大量隧道共享一个环网时，问题会变得更加严重。传统方法中存在的主要的问题是：工作隧道和备份隧道中的两个端点分别要在工作隧道和备份隧道上发送相应的CCM报文，这些CCM报文流相互交叠，占用了大量的网络资源。图3为PBB-TE隧道共享环网的示意图，如图3所示，环上各以太网交换节点均连接有10000个子网，为了对任意两个子网的数据流进行段保护，环上任意两个交换节点之间需要相互发送CCM报文，这些CCM报文的路径相互交叠，从而导致网络资源的极大浪费。

环网上各节点对于在环上转发的PBB-TE数据报文，不配置转发表，仅仅对上环的PBB-TE数据报文配置转发条目。当环上节点收到PBB-TE的数据报文时，将报文中的目的地址信息与自身的MAC地址进行比较，如果两者不相同，该节点将数据报文以组播方式转发，即将该数据报文从另一个环上端口转发出去，否则对PBB-TE数据报文执行下环操作。

图4为PBB-TE报文在环网上转发的示意图，如图4所示，在环网无故障情况下，节点B收到子网B0向子网D0发送的数据报文P后，利用<B，VLAN4，D>对数据报文P进行封装，封装后的数据报文将在标识为<B，VLAN4，D>的隧道上传输，然后利用<VLAN4，D>查找地址转发表得到出端口e，节点B将PBB-TE数据报文P从出端口e转发出去；节点C从w端口收到数据报文P后，读取外层头部的目的MAC地址D，发现D与自身的MAC地址不同，节点C将数据报文P从另一个环上端口e转发出去；节点D从w端口收到数据报文P后，发现PBB-TE数据报文P头部的目的地址是自身的MAC地址，节点D剥去PBB-TE数据报文P在上环处封装的头，恢复数据报文P，然后利用现有技术将数据报文P下环转发到子网D0。

传统方法虽然能够对隧道路径实现良好的保护，但是依然存在扩展性不好的缺点，特别是当大量隧道共享一个环网时，问题会变得更加严重。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于拓扑信息的环网恢复方法与装置，在故障链路恢复后对环网进行拓扑关系表及转发表更新时快捷方便，提高了以太网的网络性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于拓扑信息的环网恢复方法，为环网中的各节点设置定时器；为每个环网上的节点中的转发表设置配对的转发条目，一个作为在用转发条目，另一个作为禁用转发条目；并为每个节点的环网上的端口配置拓扑关系表；所述方法还包括：

所述环网中链路故障消失时，检测到故障消失的节点开启阻塞端口的数据报文转发功能，在所述环网上发送无请求报文，并开启定时器；

所述环网上节点将接收到的所述无请求报文后开启定时器；

定时器超时，所述节点更新拓扑关系表及转发表。

优选地，所述节点更新拓扑关系表，包括：

所述节点的环上端口将另一个环上端口的拓扑关系合并到本端口的拓扑关系表中。

优选地，所述节点更新转发表，包括：

所述节点在所述转发表的配对转发条目中选用转发路径较短的转发条目，禁用另一转发条目。

优选地，所述方法还包括：

对环网中的节点进行编号，无请求报文中携带有检测到故障消失的节点的编号信息；

检测到故障消失的节点接收到的无请求报文中检测到故障消失的节点的编号比自身编号大时，停止发送无请求报文。

优选地，所述方法还包括：

对环网中的节点进行编号，无请求报文中携带有检测到故障消失的节点的编号信息；

检测到故障消失的节点接收到的无请求报文中检测到故障消失的节点的编号比自身编号小时，停止发送无请求报文。

一种基于拓扑信息的环网恢复装置，包括配置单元、检测单元、开启单元、发送及开启单元、接收及开启单元和更新单元；其中：

配置单元，用于为环网中的各节点设置定时器；为每个环网上的节点中的转发表设置配对的转发条目，一个作为在用转发条目，另一个作为禁用转发条目；并为每个节点的环网上的端口配置拓扑关系表；

检测单元，用于检测所述环网中链路故障是否消失，消失时触发开启单元；

开启单元，用于开启阻塞端口的数据报文转发功能；

发送及启动单元，用于在所述环网上发送无请求报文，并开启检测到故障消失的节点上的定时器；

接收及启动单元，用于接收到所述无请求报文，并在接收到所述无请求报文后开启定时器；

更新单元，用于在定时器超时时，更新当前节点的拓扑关系表及转发表。

优选地，所述更新单元将当前节点的另一个环上端口的拓扑关系合并到当前环上端口的拓扑关系表中。

优选地，所述更新单元在所述转发表的配对转发条目中选用转发路径较短的转发条目，禁用另一转发条目。

优选地，所述装置还包括：

编号单元，用于对环网中的节点进行编号，无请求报文中携带有检测到故障消失的节点的编号信息；

检测到故障消失的节点接收到的无请求报文中故障消失的节点的编号比自身编号大时，停止发送无请求报文。

优选地，所述装置还包括：

编号单元，用于对环网中的节点进行编号，无请求报文中携带有检测到故障消失的节点的编号信息；

检测到故障消失的节点接收到的无请求报文中故障消失的节点的编号比自身编号小时，停止发送无请求报文。

本发明中，检测到故障链路恢复后，将恢复故障链路网上端口的数据报文转发功能，同时，检测到故障链路恢复的节点将在环网上发送无请求报文NR，接收到NR报文的节点将启动自身的定时器，在定时器超时时，各节点将更新自身的拓扑关系表及转发表，选用路径较短的转发条目作为当前数据报文的转发条目，从而使环网中数据报文转发恢复到最佳状态。本发明的技术方案通过NR报文即实现了环网中的路由恢复，避免了数据风暴，技术方案实现简单且实用。

附图说明

图1为现有技术中以太网隧道端到端线性保护的示意图；

图2为PBB-TE中端到端的隧道保护原理示意图；

图3为PBB-TE隧道共享环网的示意图；

图4为PBB-TE报文在环网上转发的示意图；

图5为本发明环网故障恢复时的处理流程图；

图6为本发明环网中节点更新拓扑关系表及转发表的流程图；

图7为本发明环网故障时端口的拓扑信息示意图；

图8为本发明环网故障时的转发表的示意图；

图9为本发明链路<C，D>故障恢复后的检测到链路故障恢复节点发送NR报文的示意图；

图10为本发明链路<C，D>故障恢复后的环网上端口获得的拓扑信息示意图；

图11为本发明链路<C，D>故障后的环网上端口的转发条目的示意图；

图12为本发明基于拓扑信息的环网恢复装置的组成结构示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：检测到故障链路恢复后，将恢复故障链路网上端口的数据报文转发功能，同时，检测到故障链路恢复的节点将在环网上发送无请求报文NR，接收到NR报文的节点将启动自身的定时器，在定时器超时时，各节点将更新自身的拓扑关系表及转发表，选用路径较短的转发条目作为当前数据报文的转发条目，从而使环网中数据报文转发恢复到最佳状态。本发明的技术方案通过NR报文即实现了环网中的路由恢复，避免了数据风暴，技术方案实现简单且实用。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图5为本发明环网故障恢复时的处理流程图，如图5所示，本发明环网故障恢复时的处理流程包括：

步骤501，系统为上环的PBB-TE隧道配置配对的转发条目，每个节点的环上端口都配置一个拓扑表；即为环网上的各节点配置转发表，每个转发表中包括配对的转发条目，其中一个转发条目对应于数据报文转发的PBB-TE隧道，另一个转发条目对应于备用的PBB-TE保护隧道。这里，配对的转发条目指一个节点中分别使用环网上两端口作为数据转发端口的二转发条目。

步骤502，故障链路相邻节点检测故障链路是否恢复。如果恢复，执行步骤503；与故障链路相邻的环网上的节点检测故障链路是否恢复，链路故障恢复时，将有相应的通知报文发送至该故障链路相邻的节点。

步骤503，所述节点打开阻塞端口的数据报文的转发功能，并且沿环上端口周期性地发送NR协议报文，并且启动WTR定时器；故障链路相邻节点打开阻塞端口的数据报文转发功能，并沿环上的两个端口周期性地发送NR报文。NR报文中至少包含源节点的节点编号信息。如使用“A、B、C、D......”、“a、b、c、d......”或“1、2、3、4......”等对环网中节点进行编号。

步骤504，环上节点接收NR报文，对NR报文进行处理；环网上的各节点接收到NR报文后，进行更新拓扑关系表及转发表的准备。

步骤505，判定接收到NR报文的节点是否是检测到故障消失的节点。如果是，执行步骤506，否则执行步骤508；

步骤506，所述节点判定NR报文中的NODE_ID是否比自身的NODE_ID号大。如果是，则执行步骤507；

上述的步骤506中，也可以是判定NR报文中的NODE_ID是否比自身的NODE_ID号小，如果是则执行步骤507。

步骤506中，由于故障链路相邻的节点有两个，因此，检测到故障恢复的节点也是两个，当检测到故障链路消失后，环网上将有两个节点同时发送NR报文，由于检测到链路故障恢复的节点是沿自身的两个环上节点发送的NR报文，因此，检测到链路故障恢复的两节点中一个发送NR报文即可。

步骤507，所述检测到故障消失的节点停止发送NR报文。

步骤508，所述接收NR报文的节点启动WTR定时器。

图6为本发明环网中节点更新拓扑关系表及转发表的流程图，如图6所示，本发明环网中节点更新拓扑关系表及转发表的流程包括：

步骤601，节点运行WTR定时器。

步骤602，判定节点的WTR定时器是否超时。如果超时，执行步骤603；

步骤603，所述节点的环上端口更新拓扑表，方法是将另一个环上端口的拓扑信息合并到本端口的拓扑表中；

步骤604，所述节点根据两个环上端口的拓扑信息选用配对转发条目中路径短的转发条目，禁用配对转发条目中的另一个路径长的转发条目。

图7为本发明环网故障时端口的拓扑信息示意图，如图7所示，图中所示环网包含的节点有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>链路。其中的<C，D>链路发生了故障，节点C阻塞e端口的数据报文的转发功能，并且沿w端口向外周期性地发送故障通知(SF)报文；节点D阻塞w端口的数据报文的转发功能，并且沿e端口向外周期性地发送SF报文。各个环上端口获得的拓扑信息如图7所示，在节点A，获得的拓扑信息(拓扑关系表)为：对于节点A，e端口：B-C，w端口：F-E-D；对于节点B，e端口：C，w端口：A-F-E-D；对于节点C，e端口无拓扑关系表，w端口：B-A-F-E-D；对于节点D，e端口：E-F-A-B-C，w端口无拓扑关系表；对于节点E，e端口：F-A-B-C，w端口：D；对于节点F，e端口：A-B-C，w端口：E-D。

图8为本发明环网故障时的转发表的示意图，如图8所示，图中的flow A、flow B、flow C和flow D是系统配置的工作隧道和保护隧道，这些数据流都是去往节点D的数据流，它们的转发条目详见图8所示。上述的转发表中包括两个配对的转发条目，转发条目中的转发状态为“0”时，表示该转发条目未激活，而转发条目的状态为“1”时，表示该转发条目为当前正使用的转发条目。其中的“B-VID”表示该转发条目所属的虚拟局域网的标识。

图9为本发明链路<C，D>故障恢复后的检测到链路故障恢复节点发送NR报文的示意图，如图9所示，<C，D>链路的故障消失，节点C和节点D检测到故障消失后，启动WTR定时器，并且分别沿环上端口周期性地发送NR报文，节点C发送的NR报文携带NODE(C)节点号，节点D发送的NR报文携带NODE(D)节点号。节点D收到节点C发送来的NR报文后，发现NR报文中的NODE(C)比自身的节点号大，节点D停止发送NR报文，这样，只有节点C在发送NR报文。环上的其它节点收到NR报文后，启动WTR定时器。这里，也可以设置检测到链路故障恢复的节点接收到的NR报文携带的节点号小于自身的节点号时，停止发送NR报文，这样的话，节点C将停止发送NR报文，而只有节点D发送NR报文。

当节点的WTR定时器超时后，节点对它的两个环上端口的拓扑表进行更新，并且对PBB-TE的隧道使用进行优化。下面仅仅以节点B的拓扑更新和对去往节点D的PBB-TE的隧道进行使用优化来说明本发明的方案。

当节点B的WTR定时器超时后，节点B对它的两个环上端口的拓扑表进行更新，方法是将另一个环上端口的拓扑信息合并到本端口的拓扑表。图10为本发明链路<C，D>故障恢复后的环网上端口获得的拓扑信息示意图，如图10所示，节点B中的e端口的拓扑由“C”更新为“C-D-E-F-A-B”，节点B中的w端口的拓扑由“A-F-E-D”更新为“A-F-E-D-C-B”。然后节点B对自身数据报文去往节点D所使用的隧道的进行优化，节点B通过分析两个环上端口的拓扑表，发现PBB-TE分组沿e端发送到达节点D需要2跳，沿w端发送到达节点D需要4跳。因此，节点B选用配对转发条目中的<D，VLAN4，e>，并且禁止使用配对转发条目中的另一个转发条目<D，VLAN5，w>。节点B完成对去往节点D的隧道的使用进行的优化。

环网上其他节点上的拓扑关系表及转发表的更新与节点B的更新方式完全相同。图11为本发明故障链路<C，D>恢复后的环网上端口的转发条目的示意图，如图11所示，环网上故障链路<C，D>恢复后，各节点上的转发表中的转发条目如图中所示，本发明不再一一赘述。

通过上面的分析，本发明很好地解决了PBB-TE方案在环网故障恢复时对隧道配置进行的自动优化，极大地提高了PBB-TE环网的性能。

图12为本发明基于拓扑信息的环网恢复装置的组成结构示意图，如图12所示，本发明基于拓扑信息的环网恢复装置包括配置单元120、检测单元121、开启单元122、发送及开启单元123、接收及开启单元124和更新单元125；其中，配置单元120用于为环网中的各节点设置定时器；为每个环网上的节点中的转发表设置配对的转发条目，一个作为在用转发条目，另一个作为禁用转发条目；并为每个节点的环网上的端口配置拓扑关系表；检测单元121用于检测所述环网中链路故障是否消失，消失时触发开启单元122；开启单元122用于开启阻塞端口的数据报文转发功能；发送及启动单元123用于在所述环网上发送无请求报文，并开启检测到故障消失的节点上的定时器；接收及启动单元124用于接收到所述无请求报文，并在接收到所述无请求报文后开启定时器；更新单元125用于在定时器超时时，更新当前节点的拓扑关系表及转发表。

更新单元125将当前节点的另一个环上端口的拓扑关系合并到当前环上端口的拓扑关系表中。

更新单元125进一步在所述转发表的配对转发条目中选用转发路径较短的转发条目，禁用另一转发条目。

如图12所示，本发明基于拓扑信息的环网恢复装置还包括编号单元126，用于对环网中的节点进行编号，无请求报文中携带有检测到故障消失的节点的编号信息；检测到故障消失的节点接收到的无请求报文中故障消失的节点的编号比自身编号大时，停止发送无请求报文。

或者，检测到故障消失的节点接收到的无请求报文中故障消失的节点的编号比自身编号小时，停止发送无请求报文。

本领域技术人员应当理解，图12所示的基于拓扑信息的环网恢复装置是为实现前述的基于拓扑信息的环网恢复方法而设置的，图12所示的装置中各处理单元的功能可参照前述方法的描述而理解，各处理单元的功能可通过运行于处理器上的程序而实现，也可通过具体的逻辑电路而实现。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于拓扑信息的环网恢复方法，其特征在于，为环网中的各节点设置定时器；为每个环网上的节点中的转发表设置配对的转发条目，一个作为在用转发条目，另一个作为禁用转发条目；并为每个节点的环网上的端口配置拓扑关系表；所述方法还包括：

所述环网中链路故障消失时，检测到故障消失的节点开启阻塞端口的数据报文转发功能，在所述环网上发送无请求报文，并开启定时器；

所述环网上节点将接收到的所述无请求报文后开启定时器；

定时器超时，所述节点更新拓扑关系表及转发表。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述节点更新拓扑关系表，包括：

所述节点的环上端口将另一个环上端口的拓扑关系合并到本端口的拓扑关系表中。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述节点更新转发表，包括：

所述节点在所述转发表的配对转发条目中选用转发路径较短的转发条目，禁用另一转发条目。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对环网中的节点进行编号，无请求报文中携带有检测到故障消失的节点的编号信息；

检测到故障消失的节点接收到的无请求报文中检测到故障消失的节点的编号比自身编号大时，停止发送无请求报文。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对环网中的节点进行编号，无请求报文中携带有检测到故障消失的节点的编号信息；

检测到故障消失的节点接收到的无请求报文中检测到故障消失的节点的编号比自身编号小时，停止发送无请求报文。

6.一种基于拓扑信息的环网恢复装置，其特征在于，包括配置单元、检测单元、开启单元、发送及开启单元、接收及开启单元和更新单元；其中：

配置单元，用于为环网中的各节点设置定时器；为每个环网上的节点中的转发表设置配对的转发条目，一个作为在用转发条目，另一个作为禁用转发条目；并为每个节点的环网上的端口配置拓扑关系表；

检测单元，用于检测所述环网中链路故障是否消失，消失时触发开启单元；

开启单元，用于开启阻塞端口的数据报文转发功能；

发送及启动单元，用于在所述环网上发送无请求报文，并开启检测到故障消失的节点上的定时器；

接收及启动单元，用于接收到所述无请求报文，并在接收到所述无请求报文后开启定时器；

更新单元，用于在定时器超时时，更新当前节点的拓扑关系表及转发表。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述更新单元将当前节点的另一个环上端口的拓扑关系合并到当前环上端口的拓扑关系表中。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述更新单元在所述转发表的配对转发条目中选用转发路径较短的转发条目，禁用另一转发条目。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

编号单元，用于对环网中的节点进行编号，无请求报文中携带有检测到故障消失的节点的编号信息；

检测到故障消失的节点接收到的无请求报文中故障消失的节点的编号比自身编号大时，停止发送无请求报文。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

编号单元，用于对环网中的节点进行编号，无请求报文中携带有检测到故障消失的节点的编号信息；

检测到故障消失的节点接收到的无请求报文中故障消失的节点的编号比自身编号小时，停止发送无请求报文。

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