CN102232279B

CN102232279B - 以太网中环路位置检测的方法及以太网交换设备

Info

Publication number: CN102232279B
Application number: CN2011800008205A
Authority: CN
Inventors: 孙胜涛
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2031-06-17
Also published as: EP2723020A1; CN102232279A; US20140105034A1; US9178795B2; EP2723020B1; WO2012171216A1; EP2723020A4

Abstract

本发明实施例提供的一种以太网中环路位置检测的方法及以太网交换设备，涉及通信领域，以解决环路位置检测时无法快速定位环路出现位置的问题。其方法包括：以太网交换设备进行媒体接入控制MAC地址学习；其中，在进行所述MAC地址学习之前，MAC表中第一MAC地址对应第一端口；在进行所述MAC地址学习之后，所述第一MAC地址对应第二端口；若所述第二端口与所述第一端口不属于同一子网络，则计算学习到第二端口的时间与最近一次根据第一端口接收或者发送报文的时间的差值；若所述差值小于预设的主机迁移判断阈值，则确定所述第二端口连接的子网络出现环路。本发明实施例用于环路位置检测定位。

Description

以太网中环路位置检测的方法及以太网交换设备

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种以太网中环路位置检测的方法及以太网交换设备。

背景技术

以太网是目前最为通用的局域网通信标准，在广域网范围内也逐渐成为主流。

由于有效的传输距离有限，大型的以太网络通常要采用以太交换机(Ethernet Switch)来将多个以太网互相连接起来。

在广播和组播方式的通讯中，以太网交换机必须保证报文不会从接收到的端口再发送出去，否则就会造成广播风暴。如图1所示，以太网交换机A 11分别与以太网交换机B 12和以太网交换机C 13连接，当以太网交换机B 12和以太网交换机C 13之间出现连接时，则在以太网交换机A、B、C之间形成一个环路。假设以太网交换机A 11连接的网络发送出一个广播报文，以太网交换机A 11将广播到以太网交换机B 12和以太网交换机C 13。以太网交换机B 12收到该报文之后，会将该报文广播给自身连接的网络和以太网交换机C 13。这样以太网交换机C 13就收到了重复的报文。对于从以太网交换机A11发出的报文，以太网交换机C 13会广播给自身连接的网络和以太网交换机A 11；从以太网交换机B 12会将收到的报文会广播给自身连接的网络和以太网交换机A 11。如此循环下去，则在网络中形成风暴。

因此，以太网络的环路问题一直是业界重点关注的问题。为尽量降低环路发生的风险，常在网络中部署STP(Spanning Tree Protocol，生成树协议)。STP协议的基本思想是在网络上面扩散各个节点掌握的邻接关系，整个网络的所有节点根据这些信息建立起整个网络的拓扑，并根据预先定义好的规则，决定哪些链路工作在冗余或备份状态，不参与报文转发。当判断出现了某条链路故障时，根据规则重新计算哪些冗余或备份链路恢复为工作状态，恢复报文的转发。

现有的环路检测方法主要是在设备的端口上发送一种特殊的报文，并检测该报文是否能够从发送出去的端口接收回来，由于设备间需要进行相关的握手协议等操作，因此，检测时间较长。此外，现有检测方法只能知道网络存在环路，无法知道是哪部分网络出现环路。

发明内容

本发明的实施例提供一种以太网中环路位置检测的方法及以太网交换设备，以解决环路位置检测时无法快速定位环路出现位置的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，提供一种以太网中环路位置检测的方法，包括：

以太网交换设备进行MAC(Media Access Control，媒体接入控制)地址学习；其中，在进行所述MAC地址学习之前，MAC表中第一MAC地址对应第一端口；在进行所述MAC地址学习之后，所述第一MAC地址对应第二端口；

若所述第二端口与所述第一端口不属于同一子网络，则计算学习到第二端口的时间与最近一次根据第一端口接收或者发送报文的时间的差值；

若所述差值小于预设的主机迁移判断阈值，则确定所述第二端口连接的子网络出现环路。

一方面，提供一种以太网交换设备，包括：

MAC地址学习单元，用于进行媒体接入控制MAC地址学习；其中，在进行所述MAC地址学习之前，MAC表中第一MAC地址对应第一端口；在进行所述MAC地址学习之后，所述第一MAC地址对应第二端口；

计算单元，当所述第二端口与所述第一端口不属于同一子网络时，用于计算学习到第二端口的时间与最近一次根据第一端口接收或者发送报文的时间的差值；

判断单元，当所述差值小于预设的主机迁移判断阈值时，用于确定所述第二端口连接的的子网络出现环路。

本发明实施例提供的以太网中环路位置检测的方法及以太网交换设备，在进行MAC地址学习后，若针对同一MAC地址的第二端口与第一端口不属于同一子网络，则计算学习到第二端口的时间与此前最近一次根据第一端口转发报文的时间的差值；若该差值小于主机迁移判断阈值，则确定第二端口连接的的子网络出现环路。这样，能够大幅降低以太网中环路检测的时间，并迅速确定环路的位置，因而能够将因环路对正常业务的影响控制在最小范围内。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为网络环路示意图；

图2为以太网交换设备组网示意图；

图3为本发明实施例提供的以太网中环路位置检测的方法流程示意图；

图4为另一以太网交换设备组网示意图；

图5为本发明实施例提供的以太网交换设备的结构示意图；

图6a为本发明另一实施例提供的以太网交换设备的结构示意图；

图6b为本发明另一实施例提供的以太网交换设备的结构示意图；

图7为本发明又一实施例提供的以太网交换设备的结构示意图；

图8为本发明又一实施例提供的以太网交换设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图2对本发明实施例中的一些术语进行说明。图2表示的是一个典型的以太网交换设备的组网示意图。在实施例中，以太网交换设备并不限定为具体的产品，可以指承担以太交换功能的所有设备，包括传统的以太网交换机，三层交换机，VPLS(Virtual Private Lan Service，虚拟专用局域网)设备等。

环路端口集合

从以太网交换设备的视角来看，对于该以太网交换设备的某一端口X，由于网络环路的存在，使得从端口X发出的广播报文有可能从该以太网交换设备的另一端口Y上接收到，则端口X和端口Y属于一个“环路端口集合”。

一个端口属于一个“环路端口集合”，环路端口集合也可以只包含一个端口。在此，“端口”并不限定于交换设备真实的物理端口，也包含逻辑接口，比如一个物理端口中的一个VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)，或者VPLS网络中的一条PW(Pseudo Wire，伪线)等。

如图2所示，对于以太网交换设备A 21而言，共有四个端口(端口A1、端口A2、端口A3和端口A4)，如果从端口A2发出的广播报文从端口A3上接收到，则定义端口A2、端口A3属于一个“环路端口集合”。

子网络

在本发明实施例中，一个“环路端口集合”所连接的所有交换设备、主机构成一个“子网络”。

MAC地址学习

在以太网交换设备中，“MAC地址学习”是指在以太网交换设备中有一个MAC表，包括MAC地址与交换设备端口的对应关系。当以太网交换设备从某一端口接收到含有MAC地址的报文时，记录该端口和该MAC地址的对应关系，此过程即为“MAC地址学习”。或者，当有报文经过以太网交换设备进行转发时，如果MAC表中没有这个MAC地址的对应端口信息，则该以太网交换设备会将该报文向所有端口转发，当该报文的目标主机从某个端口返回接收信息时，交换设备就知道了这个MAC地址对应的端口，于是就将这个MAC地址与端口的对应关系加入MAC表中，这个过程也为“MAC地址学习”。

置信状态

在本实施例中，定义以太网交换设备进行MAC地址学习后，如果MAC表中MAC地址与端口的对应关系保持了一定长的时间，之后据此MAC表进行报文转发，则认为该MAC表进入“置信状态”。该一定长时间称为“置信时间”。MAC地址对应的端口因MAC地址学习而发生变化，在上述“置信时间”内，MAC表进入“非置信状态”。

下面，以图3为例，对本发明实施例提供的以太网中环路位置检测的方法进行说明。

S301、以太网交换设备进行MAC地址学习；其中，在进行所述MAC地址学习之前，该MAC表中第一MAC地址对应第一端口；在进行所述MAC地址学习之后，该第一MAC地址对应第二端口。

S302、若第二端口与第一端口不属于同一子网络，则计算学习到第二端口的时间与最近一次根据第一端口接收或者发送报文的时间的差值。

S303、若该差值小于预设的主机迁移判断阈值，则确定第二端口连接的子网络出现环路。

在实际网络中，尤其是非移动网络中，若主机迁移，通常业务或通信的中断时间在秒级以上，即学习到第二端口的时间与此前最近一次根据第一端口接收或者发送报文的时间的差值在秒级以上。而发生环路时，这个时间差值通常在50ms以下。因此设定一个合理的主机迁移判断阈值就可以区分出MAC表的变化是否网络中的环路引起。

特别地，当认为网络中不存在“主机迁移”的情况时，可以设置“主机迁移判断阈值”为0。此时，一旦进行MAC地址学习后，若第二端口与第一端口不属于同一子网络，即可立即确定第二端口连接的的子网络出现环路。

本发明实施例提供的以太网中环路位置检测的方法，在进行MAC地址学习后，若针对同一MAC地址的第二端口与第一端口不属于同一子网络，则计算学习到第二端口的时间与此前最近一次根据第一端口转发报文的时间的差值；若该差值小于主机迁移判断阈值，则确定第二端口连接的的子网络出现环路。这样，能够大幅降低以太网中环路检测的时间，并迅速确定环路的位置，因而能够将因环路对正常业务的影响控制在最小范围内。

以下参照图4对本发明另一实施例提供的以太网中环路位置检测的方法进行说明。

S401、以太网交换设备进行MAC地址学习；其中，在进行所述MAC地址学习之前，该MAC表中第一MAC地址对应第一端口；在进行所述MAC地址学习之后，该第一MAC地址对应第二端口。

在图4中，以太网交换设备A 41端口11和端口12所连接的本地网络根据经验确定可能会出现环路，因此，端口11和端口12属于一个“环路端口集合”，其所连接的各种设备构成的网络为“子网络A-1”。以太网交换设备A 41的端口13连接的是远端的客户网络，根据经验客户网络不可能和其他网络产生环路，因此端口13属于一个“环路端口集合”其所连接的网络为“子网络A-2”。同样，端口14属于一个“环路端口集合”，其所连接的网络为“子网络A-3”。

类似的，以太网交换设备B 42的端口21为一个“环路端口集合”，其所连接的网络属于“子网络B-1”；端口22属于一个“环路端口集合”，其所连接的网络为“子网络B-2”；端口23属于一个“环路端口集合”，其所连接的网络为“子网络B-3”。

以太网交换设备C 43的端口31属于一个“环路端口集合”，其所连接的网络为“子网络C-1”；端口32属于一个“环路端口集合”，其所连接的网络为“子网络C-2”；将端口33属于一个“环路端口集合”，其所连接的网络为“子网络C-3”。

需要说明的是，在此，端口并不一定是具体的端口，也可以是任何实现交换设备间互联的VLAN、隧道等逻辑接口。

以以太网交换设备A 41的MAC表为例，处于“置信状态”时该MAC表可能包含表1所示内容：

表1

S402、若第二端口与第一端口不属于同一子网络，则计算学习到第二端口的时间与最近一次根据第一端口发送或者接收报文的时间的差值。示例的，假设在T3时刻，以太网交换设备A 41进行了MAC地址学习，其中，MAC地址“00-25-BB-BB-BB-01”对应的端口从端口13(第一端口)变为端口11(第二端口)，以太网交换设备A 41的MAC表进入“非置信状态”。

在本示例中，端口13(连接子网络A-2)与端口11(连接子网络A-1)不属于同一子网络；则计算MAC表学习到端口11的时间T3与此前最近一次根据端口13发送或者接收报文的时间T2的差值|T3-T2|。

S403、若S402计算得到的差值小于预设的主机迁移判断阈值，则确定端口11连接的子网络A-1出现环路。

在本发明的实施例中，主机迁移判断阈值的具体设置不作任何限制，可以根据实际网络的情况而定。

可选的，在本发明的实施例中，确定第二端口连接的子网络出现环路后，以太网交换设备还可以生成告警，通知网络的管理者。

例如，在本示例中，S403之后，还可以包括：

S404、以太网交换设备A 41生成告警，通知网络管理者端口11连接的的子网络A-1出现环路。例如，可以通过声、光等各种方式发出告警，以便帮助网络管理者快速地发现问题，进行技术排查。

可选的，在本发明的实施例中，确定第二端口连接的子网络出现环路后，还可以对第二端口连接的子网络进行隔离，禁止从第二端口连接的子网络接收或者发送报文。

当然，这一可选方案可以与上述生成告警的方案配合使用，以便能够将环路对网络的影响限制在最小范围内。例如，在本示例中，S403或者S404之后，还可以包括：

S405、禁止从该子网络A-1的端口11、端口12接收报文；以及禁止向子网络A-1的端口11、端口12发送报文。

示例的，当网络管理者完成故障处理之后，可以解除对第二端口连接的子网络的隔离，恢复从第二端口连接的子网络正常接收或者发送报文。

可选的，在本发明的实施例中，确定第二端口连接的子网络出现环路后，还可以发送恢复指令，以使得接收到该恢复指令的以太网交换设备能够进行MAC表恢复。

例如，在本示例中，在S403之后，还可以包括：

S406、以太网设备A 41发送恢复指令，以太网交换设备B 42和以太网交换设备C 43接收到该恢复指令后，将自身MAC表中出现变化的MAC地址和端口的对应关系恢复为上述第二端口连接的子网络出现环路之前的对应关系。

在第二端口连接的子网络出现环路后，以太网交换设备A41可能会向其他以太网交换设备发送一些错误的报文，使得其他以太网交换设备进行错误的MAC地址学习，因此，在确定第二端口连接的子网络出现环路后，以太网交换设备A41主动向其他以太网交换设备发送恢复指令，使得其他以太网交换设备的MAC表能够恢复至环路出现之前的对应关系，能在一定程度上减少环路出现对网络造成的影响。

优选的，在本实施例中，可以在置信时间内发送该恢复指令，这样能迅速的恢复其他以太网交换设备的MAC表。而且因为在置信时间内，可以从概率上推断其他以太网交换设备的MAC表中MAC地址和端口的对应关系的变化是由于该环路造成的。

优选的，在本实施例中，可以广播发送恢复指令，也可以组播发送恢复指令，还可以单播发送恢复指令，本发明的实施例对此不做任何限定。特别的，如果环路发生后，对出现环路的子网络进行了隔离或者生成告警，那么也可以在隔离了或者生成告警之后再发送恢复指令。例如，在本示例中，S406可以在S403之后执行，或者在S404之后执行，或者在S405之后执行。

当然，可以理解，上述以太网交换设备A41也可以接收其他以太网交换设备发送的恢复指令，并对MAC进行恢复，此处就不在赘述了。

本发明实施例提供的以太网交换设备50，如图5所示，包括：

MAC地址学习单元501，用于进行媒体接入控制MAC地址学习；其中，在进行MAC地址学习之前，该MAC表中第一MAC地址对应第一端口；在进行MAC地址学习之后，该第一MAC地址对应第二端口；

计算单元502，当第二端口与第一端口不属于同一子网络时，用于计算学习到第二端口的时间与最近一次根据第一端口接收或者发送报文的时间的差值；

判断单元503，当该差值小于预设的主机迁移判断阈值时，用于确定该第二端口连接的的子网络出现环路。

本发明实施例提供的以太网交换设备，在进行MAC地址学习后，若针对同一MAC地址的第二端口与第一端口不属于同一子网络，则计算学习到第二端口的时间与此前最近一次根据第一端口转发报文的时间的差值；若该差值小于主机迁移判断阈值，则确定第二端口连接的的子网络出现环路。这样，能够大幅降低以太网中环路检测的时间，并迅速确定环路的位置，因而能够将因环路对正常业务的影响控制在最小范围内。

可选的，如图6a所示，该以太网交换设备50还可以包括：

告警单元504，当确定第二端口连接的子网络出现环路后，用于生成告警，通知网络管理者所述第二端口连接的的子网络出现环路。

可选的，如图6b所示，该以太网交换设备50还可以包括：

隔离单元505，当确定第二端口连接的子网络出现环路后，用于对第二端口连接的子网络进行隔离，禁止从第二端口连接的子网络接收或者发送报文。

可选的，如图7所示，该以太网交换设备50还可以包括：

恢复指令发送单元506，确定第二端口连接的子网络出现环路时，用于发送恢复指令，以使得接收到该恢复指令的以太网交换设备能够进行MAC表恢复。

可选的，如图8所示，该以太网交换设备50还可以包括：

恢复单元507，用于接收其他以太网交换设备发送的恢复指令，对该以太网交换设备50的MAC表进行恢复。本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种以太网中环路位置检测的方法，其特征在于，包括：

以太网交换设备进行媒体接入控制MAC地址学习；其中，在进行所述MAC地址学习之前，MAC表中第一MAC地址对应第一端口；在进行所述MAC地址学习之后，所述第一MAC地址对应第二端口；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述第二端口连接的的子网络出现环路之后，所述方法还包括：

生成告警，通知网络管理者所述第二端口连接的的子网络出现环路。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，确定所述第二端口连接的的子网络出现环路之后，所述方法还包括：

对第二端口连接的子网络进行隔离，禁止从第二端口连接的子网络接收或者发送报文。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述第二端口连接的子网络出现环路之后，所述方法还包括：

发送恢复指令，以使得接收到该恢复指令的以太网交换设备能够进行MAC表恢复。

5.一种以太网中环路位置检测的以太网交换设备，其特征在于，包括：

媒体接入控制MAC地址学习单元，用于进行MAC地址学习；其中，在进行所述MAC地址学习之前，MAC表中第一MAC地址对应第一端口；在进行所述MAC地址学习之后，所述第一MAC地址对应第二端口；

6.根据权利要求5所述的以太网交换设备，其特征在于，所述以太网交换设备还包括：

告警单元，当确定第二端口连接的子网络出现环路后，用于生成告警，通知网络管理者所述第二端口连接的的子网络出现环路。

7.根据权利要求5或6所述的以太网交换设备，其特征在于，所述以太网交换设备还包括：

隔离单元，当确定第二端口连接的子网络出现环路后，用于对第二端口连接的子网络进行隔离，禁止从第二端口连接的子网络接收或者发送报文。

8.根据权利要求5所述的以太网交换设备，其特征在于，所述以太网交换设备还包括：

恢复指令发送单元，当确定第二端口连接的子网络出现环路时，用于发送恢复指令，以使得接收到该恢复指令的以太网交换设备能够进行MAC表恢复。

9.根据权利要求5所述的以太网交换设备，其特征在于，所述以太网交换设备还包括：

恢复单元，用于接收其他以太网交换设备发送的恢复指令，对所述以太网中环路位置检测的以太网交换设备的MAC表进行恢复。