CN102299835B - 环网故障切换方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种环网故障切换方法和装置，其中方法包括：接收第一数据流量，所述第一数据流量中包括目的MAC地址；根据所述目的MAC地址，查询本地节点存储的转发表项，得到与所述目的MAC地址对应的环网标识，所述环网标识与连接至所述目的MAC地址的所述第一节点唯一对应；并得到所述环网标识对应的所述链路的路径状态信息；在所述路径状态信息表明所述链路处于故障状态时，将所述第一数据流量沿与所述链路相反的方向发送至所述第一节点。本发明简化了故障切换的流程，大大提高了切换效率。

Description

环网故障切换方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术，特别涉及一种环网故障切换方法和装置。

背景技术

环网技术即将一些网络设备通过环的形状连接到一起，实现相互通信的一种技术，例如，二层以太环网。数据流量在通过环网进行传输时，通常是源节点发出的数据流量由环网中的其中一网络设备(可以称为环网节点)进入环网，沿环网路径传输后，再由另一网络设备流出环网，发往目的节点。

当环网中的某一网络设备发生故障时，流经该设备的数据流量将中断，源节点发出的数据流量将不能按照原有的环网路径传输，此时环网中的节点通常采用清除媒体接入控制(Media Access Control，简称：MAC)地址重新进行MAC地址学习的方式。例如，从环网中的第一节点入环的数据流量，途径第二节点后到达第三节点的A接口并由该第三节点出环，该第三节点可以记录数据流量的源MAC地址与所述A接口的对应关系，以使得在接收到发往所述源MAC地址的流量时，将流量从A接口发出。当第二节点故障时，上述第三节点仅仅知道环网发生故障，但具体不知道环网的故障位置，若仍然从A接口发出，则可能出现发送失败；因此，在环网故障时，第三节点通常是进行广播发送，直至收到反向流至自身的流量，确定了对应所述源MAC地址的可以成功传输的路径时才停止广播，并将流量切换到新路径传输。这使得环网对于故障的处理效率太低；而且，由于MAC地址学习时间较长，在学习到新的MAC地址之前环网中到处都是广播流量，大幅增加了环网流量负载压力。

发明内容

本发明的目的是提供一种环网故障切换方法和装置，以简化故障切换流程，提高切换效率。

本发明提供一种环网故障切换方法，所述环网包括本地节点、第一节点，以及连接本地节点和所述第一节点的链路；所述切换方法包括：

接收第一数据流量，所述第一数据流量中包括目的MAC地址；

根据所述目的MAC地址，查询本地节点存储的转发表项，得到与所述目的MAC地址对应的环网标识，所述环网标识与连接至所述目的MAC地址的所述第一节点唯一对应；得到所述环网标识对应的所述链路的路径状态信息；

在所述路径状态信息表明所述链路处于故障状态时，将所述第一数据流量沿与所述链路相反的方向发送至所述第一节点。

本发明提供一种环网故障切换方法，所述环网包括本地节点、第二节点，以及连接本地节点和第二节点的链路；所述切换方法包括：

接收第二数据流量，所述第二数据流量中包括源MAC地址；在所述第二数据流量中设置与本地节点唯一对应的环网标识，并将设置所述环网标识之后的第二数据流量发送至所述第二节点，以使得所述第二节点在转发表项中记录所述源MAC地址与所述环网标识的对应关系；并且，

通过所述链路向所述第二节点发送链路检测报文，所述链路检测报文中包括所述环网标识；以使得所述第二节点根据所述链路检测报文的接收状况，得到所述链路的路径状态信息，并将所述环网标识以及所述路径状态信息记录在所述转发表项中；

以使得所述第二节点在接收到包括目的MAC地址的第一数据流量时，根据所述目的MAC地址，查询本地节点存储的转发表项，得到与所述目的MAC地址对应的环网标识，以及所述环网标识对应的所述链路的路径状态信息；并在所述路径状态信息表明所述链路处于故障状态时，将所述第一数据流量沿与所述链路相反的方向发送至所述第一节点；所述源MAC地址与所述目的MAC地址相同。

本发明提供一种环网故障切换装置，包括：

第一接收单元，用于接收第一数据流量，所述第一数据流量中包括目的MAC地址；

第一查询单元，用于根据所述目的MAC地址，查询本地节点存储的转发表项，得到与所述目的MAC地址对应的环网标识，所述环网标识与连接至所述目的MAC地址的所述第一节点唯一对应；并得到所述环网标识对应的所述链路的路径状态信息；

第一处理单元，用于在所述路径状态信息表明所述链路处于故障状态时，将所述第一数据流量沿与所述链路相反的方向发送至所述第一节点。

本发明提供一种环网故障切换装置，包括：

第二接收单元，用于接收第二数据流量，所述第二数据流量中包括源MAC地址；

标识设置单元，用于在所述第二数据流量中设置与本地节点唯一对应的环网标识；

第二处理单元，用于将设置所述环网标识之后的第二数据流量发送至所述第二节点，以使得所述第二节点在转发表项中记录所述源MAC地址与所述环网标识的对应关系；以及，

检测报文发送单元，用于通过所述链路向所述第二节点发送链路检测报文，所述链路检测报文中包括所述环网标识，以及所述链路的链路标识；以使得所述第二节点根据所述链路检测报文的接收状况，得到所述链路的路径状态信息，并将所述环网标识、所述链路的链路标识以及所述路径状态信息记录在所述转发表项中；

以使得所述第二节点在接收到包括目的MAC地址的第一数据流量时，根据所述目的MAC地址，查询本地节点存储的转发表项，得到与所述目的MAC地址对应的环网标识，以及所述环网标识对应的所述链路的路径状态信息；并在所述路径状态信息表明所述链路处于故障状态时，将所述第一数据流量沿与所述链路相反的方向发送至所述第一节点；所述源MAC地址与所述目的MAC地址相同。

本发明的环网故障切换方法和装置，根据数据流量的MAC地址得到对应的环网标识以及链路的路径状态信息，并在链路处于故障状态时，将数据流量沿与链路相反的方向发送，解决了环网故障处理方式复杂且效率太低的问题，简化了故障切换的流程，大大提高了切换效率。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为发明环网故障切换方法实施例中所应用的环网架构示意图；

图2为本发明环网故障切换方法一实施例的流程示意图；

图3为本发明环网故障切换方法另一实施例的流程示意图；

图4为本发明环网故障切换方法又一实施例的环网正常状态示意图；

图5为本发明环网故障切换方法又一实施例的环网故障状态示意图；

图6为本发明环网故障切换装置一实施例的结构示意图；

图7为本发明环网故障切换装置另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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的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。

为使得本发明实施例对于环网故障切换方法的说明更加清楚，首先提供一个该切换方法所应用的环网架构，但并不局限于此环网。图1为发明环网故障切换方法实施例中所应用的环网架构示意图，如图1所示，这是一个由四个环网节点组成的环网，该四个环网节点分别为R1、R2、R3和R4。各节点之间通过链路连接，例如，R1和R2之间的链路f，该链路是双向的，即数据流量可以从R1经过链路f流至R2，也可以从R2经过链路f流至R1。

假设有一数据流量从该环网经过，该数据流量是从源节点L1(该源节点L1的MAC地址为数据流量的源MAC地址)发出，发送至目的节点L2(该目的节点L2的MAC地址为数据流量的目的MAC地址)的。其中，假设源节点L1发出的数据流量将发送至环网中的节点R1，从节点R1入环，该节点R1可以称为入环节点；该数据流量在环网中传输后，从节点R4出环，并可以发送至目的节点L2，该节点R4可以称为出环节点。相应的，也可以发生反方向的数据流量，即节点L2也可以发出另一数据流量，该数据流量从节点R4入环，从节点R1出环，并进而发送至节点L1，此时，节点L2为源节点，节点L1为目的节点。

以下的实施例将以上述结构的环网，以及所述的两种数据流量为例，对切换方法进行说明。

实施例一

图2为本发明环网故障切换方法一实施例的流程示意图，本实施例的切换方法中可以定义图1所示环网中的R1为第一节点，并定义环网中的R2、R3、或者R4均可以称为本地节点设备；本实施例的切换方法由本地节点设备执行。

如图2所示，该方法可以包括：

101、接收第一数据流量，所述第一数据流量中包括该第一数据流量的目的MAC地址。

其中，该第一数据流量是进入环网的流量，具体是从节点L2发出后由节点R4进入环网，需要经过环网后从节点R1出环至节点L1的数据流量。对于节点R4来说，该流量是从本地节点设备进入环网；若该流量以节点R4—节点R3—节点R2—节点R1的方向传输，则对于节点R2或者节点R3来说，该流量是从环网中的其他节点进入而流经本地节点设备；当然，该流量也可以从节点R4—节点R1的路径传输。

所述的目的MAC地址为该第一数据流量的目的地址，在本实施例中，该第一数据流量中携带的目的MAC地址是节点L1的MAC地址。

102、根据目的MAC地址，查询本地节点存储的转发表项，得到与目的MAC地址对应的环网标识，以及该环网标识对应的链路的路径状态信息；

其中，本地节点设备自身存储有转发表项，该转发表项中存储有MAC地址与环网标识的对应关系，以及该环网标识所对应的链路的路径状态信息。

具体的，环网标识是与环网中的环网节点唯一对应的，是由数据流量进入环网时所经过的第一个环网节点即入环节点所设置的，并且该环网标识在设置时与该入环节点所接收到的数据流量的源MAC地址对应。

举例说明如下：假设节点L1作为源节点发出的数据流量由节点R1入环网，则节点R1在接收到该流量时，将在该数据流量中插入环网标识a，该环网标识a用于标示以节点R1作为入环节点的环网，相当于记录以节点L1为源节点的流量是从节点R1入环的，但环网标识a所标识的该环网不限定方向，当发生反方向流量时，节点R1在该环网中也可以作为流量的出环节点。相应的，假设该数据流量沿节点R1—节点R2—节点R3—节点R4的路径流经本地节点设备(假设本地节点设备为节点R4)，则本地节点设备可以在转发表项中记录该数据流量的源MAC地址(节点L1的MAC地址)与环网标识a的对应关系，以使得在下次接收到反方向流量即以节点L1的MAC地址为目的MAC地址的数据流量时，可以根据该对应关系，直接得到应将数据流量发往环网标识a对应的节点R1。

其中，上述是以节点R1入环节点的数据流量为例，该流量被节点R1设置了环网标识a；当数据流量从环网中的其他节点入环时，设置的环网标识是不同的，例如，流量若从节点R2入环，则节点R2可以在流量中设置环网标识b，该环网标识b与环网标识a不同。即，环网中的各节点作为入环节点时，在入环流量中所设置的环网标识均不相同，这样就可以区分以各节点作为端点的环网，例如，环网标识a代表以节点R1作为端点的环网，环网标识b代表以节点R2作为端点的环网，该端点指的是可以为环网的入环节点或者出环节点。

本实施例中，通过查询转发表项可知，目的MAC地址(节点L1的MAC地址)所对应的环网标识是与节点R1对应的。在具体实施中，本地节点的转发表项中可以只记录目的MAC地址与环网标识的对应关系即可，而不需要记录第一节点R1和环网标识的对应关系；因为，本地节点设备在记录目的MAC地址与环网标识的对应关系时，可以将接收该环网标识的接口作为以该MAC地址为目的地址的数据流量的输出接口，在接收到上述数据流量时，直接从所述输出接口输出即可。

例如，环网标识对应的节点与本地节点设备之间的链路存在两条，例如，节点R1与本地节点设备之间的链路包括组成环网状的第一链路和第二链路，即节点R1可以通过第一链路节点R1-节点R2-节点R3-节点R4连接至本地节点设备R4，也可以通过第二链路R1-R4连接至本地节点设备R4，则可以通过链路标识进行区分，例如可以为第一链路和第二链路。

具体的，链路的路径状态信息指的是，该链路处于正常状态或者故障状态。具体实施中，例如可以通过发送链路检测报文的方式，根据链路检测报文的接收情况，确定链路的路径状态信息；若该报文能够按照预设条件连续接收到，则表明链路正常，若该报文出现了未接收到的情况，则表明链路故障。其中，上述的链路检测报文可以是第一节点R1发送的，并且在该报文中设置了所述的环网标识，以使得本地节点设备R2，R3，R4可以根据该环网标识识别是哪条链路，并记录该链路的路径状态信息。所述预设条件，可以指每50ms秒接收1个报文，且连续丢失不超过3个。

103、在所述路径状态信息表明所述链路处于故障状态时，将第一数据流量沿与所述链路相反的方向发送至第一节点。

其中，本地节点设备可以将本地节点接收到该环网标识的接口作为以某个MAC地址为目的地址的数据流量的输出接口。例如，本地节点设备通过第一接口接收的数据流量中，包括该数据流量的源MAC地址以及环网标识a，则以第一接口作为对应源MAC地址的输出接口；下次本地节点设备在接收到第一数据流量时，若该第一数据流量的目的地址即为上述的源MAC地址，则将流量从上述的输出接口输出，第一数据流量将沿着环网标识a所对应的链路发送。

若本地节点设备通过查询转发表项，得知环网标识a所对应的链路处于故障状态，则将第一数据流量沿与环网标识a所对应的链路相反的方向发出。例如，假设环网标识a对应节点R1，环网标识a所对应的环网包括两条链路即节点R1从左方向连接至本地节点设备的第一路径，以及从右方向连接至本地节点设备的第二路径，第一数据流量是从节点R1沿第一路径发送至本地节点设备；而转发表项中记载第一路径发生故障，则本地节点设备可以将流量从第二路径发出即可。

与现有技术的环网故障切换方法相比较，本实施例的切换方法中，环网中的本地节点设备自身存储有转发表项，该转发表项中记载有MAC地址以及所对应链路的路径状态信息，使得本地节点设备在接收到数据流量时，可以直接根据流量的目的MAC地址得到该流量所对应的传输路径是否处于正常状态，并在查询得知链路发生故障时，本地节点设备可以自动将流量向其他路径发送；环网中的各个节点自身便能够得知流量传输路径是否畅通，也能够自动改变流量的传输路径，而不需要如现有技术那样，节点间互通报文以及学习MAC等复杂处理，从而大大提高了环网故障切换的效率，而且处理方式简单。

本实施例的环网故障切换方法，通过根据数据流量的MAC地址得到对应的环网标识以及链路的路径状态信息，并在链路处于故障状态时，将数据流量沿与链路相反的方向发送，解决了环网故障处理方式复杂且效率太低的问题，简化了故障切换的流程，大大提高了切换效率。

实施例二

图3为本发明环网故障切换方法另一实施例的流程示意图，本实施例的切换方法中可以定义环网中的节点R2、节点R3、或者节点R4均可以称为第二节点，并定义节点R1为本地节点设备；本实施例的切换方法是本地节点设备所执行。

如图3所示，本实施例的切换方法中，本地节点设备需要执行201-202所述的在数据流量中设置环网标识的动作，以及执行203所述的发送链路检测报文的动作，这两方面为并列关系，其顺序不做限制；该方法可以包括：

201、接收第二数据流量，所述第二数据流量中包括源MAC地址；

其中，本地节点设备接收到的该第二数据流量是入环流量，具体是从节点L1发出后从节点R1入环，并经过环网后需要从节点R4出环至节点L2的流量；本地节点设备R1作为环网的入环节点。该第二数据流量中包括该数据流量的源MAC地址即节点L1的MAC地址。

202、在第二数据流量中设置与本地节点唯一对应的环网标识，并将设置环网标识之后的第二数据流量发送至第二节点；

其中，本地节点设备在接收到201中的第二数据流量时，将在该流量中设置环网标识，该环网标识用于标示以本地节点设备作为入环节点或者出环节点的环网；并且，环网标识与本地节点设备唯一对应，即，如果来自源MAC地址的第二数据流量从环网中的另一节点入环，则该另一节点将为第二数据流量设置另一环网标识。由于各环网标识对应不同的环网节点，而该环网节点又与源节点的MAC地址对应，因此相当于，环网标识对应着一链路，该链路是以所述源节点的MAC地址为目的地址的流量发送至所述环网节点的链路。

本地节点设备将设置环网标识之后的第二数据流量发送至第二节点，以使得第二节点可以在接收到该流量后，在第二节点自身存储的转发表项中，记录该第二数据流量的源MAC地址与环网标识的对应关系，记录该对应关系的作用是，当第二节点在接收到以所述的MAC地址为目的MAC地址的数据流量时，可以根据该对应关系得知应将流量发往环网标识所对应的链路。

203、通过所述链路向所述第二节点发送链路检测报文，所述链路检测报文中包括所述环网标识；

其中，201-202中，本地节点设备在数据流量中设置环网标识并发送至第二节点，使得第二节点能够根据流量中的MAC地址找到对应的环网标识所代表的链路；而该203中，本地节点设备通过发送包括环网标识的链路检测报文，以使得第二节点可以根据报文的接收情况得知上述链路是否处于正常状态。

具体的，链路检测报文中包括环网标识，以使得第二节点可以识别出该报文对应的是环网标识所代表的链路。第二节点可以根据报文的接收情况得知上述链路的路径状态信息，例如处于正常状态或者故障状态；若该报文能够按照预设条件连续接收到，则表明链路正常，若该报文出现了未接收到的情况，则表明链路故障。第二节点可以将环网标识、以及该环网标识对应的路径状态信息记录在第二节点自身侧的转发表项中。

本实施例中，第二节点既记录了节点L1的源MAC地址对应的环网标识，能够得知第二数据流量的目的MAC地址对应的链路(节点R1和第二节点之间的链路)，又记录了该链路的路径状态信息，因此，第二节点在接收到数据流量时，可以根据数据流量中的目的MAC地址，查询本地节点存储的转发表项，得到与目的MAC地址对应的环网标识，以及环网标识对应的链路的路径状态信息；并在路径状态信息表明链路处于故障状态时，将流量沿与链路相反的方向发出，从而实现了环网故障时的自动切换，大大提高了切换效率。

本实施例的环网故障切换方法，通过根据数据流量的MAC地址得到对应的环网标识以及链路的路径状态信息，并在链路处于故障状态时，将数据流量沿与链路相反的方向发送，解决了环网故障处理方式复杂且效率太低的问题，简化了故障切换的流程，大大提高了切换效率。

实施例三

本实施例以图1所示的环网为例，对实施例一和实施例二的切换方法进行更详细具体的说明；并且，本实施例以二层以太环网为例，但具体实施中，该方法也可以适用于非以太链路的其他链路层协议。

图4为本发明环网故障切换方法又一实施例的环网正常状态示意图，图5为本发明环网故障切换方法又一实施例的环网故障状态示意图。

如图4所示，环网处于正常状态，实施例中的环中节点R1～R4均发送链路检测报文，并且节点R1作为入环节点还在入环的数据流量中设置环网标识；下面分别对链路检测报文的发送及数据流量中环网标识的设置进行说明：

具体的，以节点R1为例，节点R1发送的链路检测报文的报文格式可以参见如下的表1所示；

表1链路检测报文结构

该报文中包括环网标识(Label)，该环网标识与节点R1唯一对应；具体实施中，该环网标识可以设置在报文的链路层报文头之后，此处的链路层报文头指的是DMAC、SMAC以及Type。例如，环网标识可以采用多协议标签交换(Multi-Protocol Label Switching，简称：MPLS)标签，或者采用其他可以起到唯一识别环网节点作用的标识符号。

例如，本实施例的链路层报文头中，DMAC、SMAC可以任意取值，例如可以将节点R1的MAC地址作为DMAC、SMAC，即相当于定义该链路检测报文的源MAC地址和目的MAC地址均为节点R1，则该链路检测报文将从节点R1发出，沿环网各节点传输后返回至节点R1；即使DMAC、SMAC任意取值，由于环网为单向通道，节点R1发出的报文经过环网传输后也会回到节点R1。Type中定义该报文的协议类型，由于该链路检测报文是本发明实施例中对环网节点新增加的报文，所以Type中是与现有协议不冲突的新协议类型。

例如，本实施例报文中位于Label后边的Flag，其长可以为8bit，主要格式和包括的内容可以参见如下的表2所示：

表2链路检测报文中的Flag结构

该Flag中，3bit主版本号(Main Ver)，默认情况为001；2bit子版本号(Sub Ver)，默认情况为00；1bit左右方向标识，1＝左方向L，0＝右方向R；1bit主备优先级标识，1＝主优先级M，0＝备优先级S；1比特TLV承载标记，1＝存在TLV，0＝不存在TLV；其中，关于该Flag中的左右方向标识和主备优先级标识在后面说明。

例如，在本实施例的链路检测报文中的还包括类型长度值(type-length-value，简称：TLV)，TLV Num表示该报文所承载的TLV的个数；当Flag中的TLV承载标记为0时，TLV Num必须为0。该TLV中承载了环网属性信息，例如，设备IPv4标示ID；设备IPv6标示ID；设备名称字符串；设备负载信息；链路流量报告；链路质量报告；链路检测报文的发送间隔时间；加密认证信息；报文序列号等；在具体实施中，TLV内容不限于以上方面，可以根据需要进行扩展。

对于上述的TLV中承载内容，其中，设备IPv4和IPv6标示ID、设备名称字符串均是R1的设备标识，有利于在检测报文出现问题时查找发送该报文的设备；设备负载信息、链路流量报告、链路质量报告可以起到有利于掌握环网中的链路负载和质量等的作用；而链路检测报文的发送间隔时间可以帮助环网中的接收报文的节点判断报文的接收状况；加密认证信息可以有效识别仿造报文，保证检测报文的真实性。

在对链路检测报文的格式进行说明的基础上，下面描述节点R1发送该报文的方式。如图4所示，节点R1可以发送两个方向的报文，其中一个是沿a1环路绕环网传输的链路检测报文，另一个是沿a2环路绕环网传输的链路检测报文。这两个报文可以通过上面所说的Flag中的左右方向标识来区别，例如，a1环路的报文可以定义为左方向L报文，a2环路的报文可以定义为右方向R报文。

上述向两个方向发送报文的目的是，以环网节点R4为例(本实施例的R4为出环节点)，如果R4能够正常接收到a1环路报文，仅能说明沿a1环路方向从R1至R4的链路处于正常状态，而沿a1环路方向从R4至R1的链路状态未知；同理，如果R4能够正常接收到a2环路报文，仅能说明沿a2环路方向从R1至R4的链路处于正常状态，而沿a2环路方向从R4至R1的链路状态未知。因此，数据流量如果从R1入环，从R4出环，其可以经过两个路径，即沿a1环路方向从R1至R4，或者沿a2环路方向从R1至R4，为了更清楚的掌握这两条路径的路径状态，则采取了上述的两个方向发送报文的方式。同理，该环网中的节点R2和R3也可以根据链路检测报文获知其自身两侧的路径状态，从而有利于在链路出现故障时，环网节点均能感知链路故障，并且同时选择正常链路进行流量发送，提高故障处理的效率。

当采用向两个方向发送报文的方式时，可以定义上述的沿a1环路方向从R1至R4的链路为第一路径，定义沿a2环路方向从R1至R4的链路为第二路径；R4根据链路检测报文的接收状况，可以获知该第一路径和第二路径是否处于正常状态。例如，若R4在规定时间内连续收到n(默认为3)个正确的链路检测报文，则表明链路正常；若R4在规定时间内未连续收到n(默认为3)个正确的链路检测报文，则表明链路故障。其中，设定的连续收到的报文数量也可以为3以外的其他数值，所述的规定时间也可以自主配置，或者，可以根据链路检测报文中的TLV中的报文发送间隔时间确定。例如，第一路径和第二路径均处于正常状态。

在通过上述检测方式获得链路的路径状态信息之后，R4可以将该路径状态信息记录在其自身所存储的转发表项中。具体的，R4可以记录链路检测报文中的环网标识、以及该环网标识所对应的第一路径和第二路径的路径状态信息；还可以通过链路标识区分上述的第一路径和第二路径，该链路标识可以为链路检测报文中的Flag中的左右方向标识，第一路径对应L(Left)方向，第二路径对应和R(Right)方向，该两个方向具有相同的环网标识。例如，记录Label、该Label对应的L(Left)方向链路、链路状态为正常。

环网中的各节点均可以通过链路检测报文检测自身所在的环网状态，例如，R1在接收到自己发送的报文时，则确定环网畅通；R4在接收到R1发送的报文时，则确定R1至R4之间的链路正常。

R1不仅发送携带环网标识的链路检测报文，而且还在入环流量中设置所述的环网标识。具体的，R1接收到数据流量b1，该数据流量b1从源MAC地址发送至该R1，源MAC地址包括在该数据流量中；R1将在该数据流量中设置环网标识，该环网标识与上面所述的链路检测报文中的环网标识相同。环网标识在数据流量中的设置方式可以参见如下表3和表4：

表3数据流量中的环网标识设置结构示例一

DMAC

SMAC

Type

Data

DMAC

SMAC

Type

Label

Data

表4数据流量中的环网标识设置结构示例二

DMAC

SMAC

Type

VLAN

Data

DMAC

SMAC

Type

VLAN

Label

Data

环网标识可以设置在数据流量的链路层报文头之后，数据承载层之前；在设置了环网标识后，数据流量b1可以称为数据流量b2以区别于b1。R1可以通过第一路径将数据流量b2发送至R4。R4在接收到数据流量b2后，将在自身的转发表项中记录数据流量b2中的源MAC地址与环网标识的对应关系，即发往所述的源MAC地址的数据流量需要发送至所述的环网标识所对应的链路。

在此需要说明的是，所述的环网标识对应的链路可以是两条，例如，前述的第一路径和第二路径；而发往源MAC地址的数据流量只能从其中一条路径上传输，针对于此，R1在发送链路检测报文时，可以预先指定两条路径的优先级。具体的，例如，R1通过第一路径连接至R4的第一接口，R1通过第二路径连接至R4的第二接口；R1在向两个方向发送报文时，在报文的Flag中设置了主备优先级标识，两个方向配置的主备优先级不相同。

例如，对应第一路径方向的报文为主优先级，对应第二路径方向的报文为备优先级，则表示当R4需要向R1发送数据流量时，优先选择第一路径发送，当第一路径发生故障时，再选择第二路径发送。即，相当于，通过设置主备优先级，R4确定了其自身的第一接口为发往源MAC地址的数据流量的输出接口，将环网标识与接口进行了绑定。

本实施例中，R4作为数据流量b2的出环节点，数据流量b2将从R4发往目的MAC地址。R4在将数据流量b2发出之前，将其中的环网标识删除。删除环网标识的数据流量b2又回到初始的数据流量b1，发往目的MAC地址。

进一步的，R1如果接收到自己作为入环节点发送至该环网的数据流量，例如，R1接收到数据流量b2，则表明该数据流量b2在环网中没有找到与目的MAC地址连接的环网节点；此时，R1将直接丢弃该数据流量b2，实现自发报文的阻断，以避免环网重复转发，更好的减轻环网负载。具体的，与现有技术相比，现有技术中在发送未指定MAC地址的数据流量(即未明确接收节点，需要将流量发送至节点由节点自己判断是否接收)时，为了使得流量顺利出环，一般在环网中设置阻断点；环网节点为了避免单一方向发送流量时可能出现未遇到接收节点而遇到该组断点造成流量发送失败，通常是采取广播发送的方式，使得环网负载较大；而本实施例相当于是将R1自身作为阻断点，所以R1能够采取单方向发送流量并且确保能够顺利出环，从而减轻环网负载；即使环网中未找到接收节点，如上面所述，R1也能够实现自阻断。

如图5所示，环网处于故障状态，假设环网中的R2发生了故障，则R1发送的链路检测报文中，沿a1方向的报文以及沿a2方向的报文均在R2处发生中断。R4在规定时间内未连续收到沿a1方向的报文，则可以得知第一路径处于故障状态，可以接收到沿a2方向的报文，则可以得知第二路径处于正常状态。同理，R3也可以通过监听R1所发送的链路检测报文，获知沿a1方向的从R1到R3的路径处于故障状态，且沿a2方向的从R1到R3的路径处于正常状态。R4和R3均在各自的转发表项中记录上述获得的路径状态信息，例如第一路径的状态由正常更改为故障。

本实施例中，R4作为入环节点，接收的数据流量c1的源MAC地址即为图4中所示的数据流量b1的目的MAC地址，该数据流量c1的目的MAC地址即为数据流量b1的源MAC地址。

R4在接收到该数据流量c1后，查询自身存储的转发表项，可以根据数据流量c1的目的MAC地址得到对应的环网标识，即可以得到R1所对应的环网标识，使得R4可以知道应该将该数据流量发往R1。其中，同理，R4在接收到数据流量c1时，也在其中设置了唯一对应R4的环网标识，对比不再赘述，可以将增加了环网标识的数据流量称为数据流量c2。

R4再根据所查得的环网标识，在转发表项中获取该环网标识所对应的链路的路径状态信息，例如前述的，R4的转发表项中记录有对应目的MAC地址的主优先级的第一路径处于故障状态，备优先级的第二路径处于正常状态；则R4就自动将数据流量c2的出接口由第一接口调整为与之相反方向的第二接口。同理，假设第二路径上还有R1和R4之外的另一设备R5(未图示)，则R5也可以感知R2方向的链路发生故障，也会自动将出接口切换为R2相反的方向，从而与R4的切换保持一致，使得数据流量能够顺利沿正常路径发往R1。数据流量c2在R1出环时，R1会将其中的对应R4的环网标识删除，使之回复为数据流量c1发往目的MAC地址。

本实施例中，如果R4两侧都没有收到报文，即第一路径和第二路径都出现故障，则R4可以根据自身的链路检测报文中所确定的链路优先级标识，将数据流量向主优先级方向发送；否则，若没有配置优先级，则可以将数据流量在环网中广报发送。

需要说明的是，在具体实施中，链路检测报文的发送方式也可以灵活选取；例如，也可以不采用向两个方向发送，假设R1只发送沿a1环路方向的报文，R4仅能获知沿a1环路方向从R1至R4的链路，则此时，可以配置R4，使得R4默认选择接收报文的接口为优先级较高的出接口，在接收到数据流量时，优先将流量从该接口发出；而且在所检测到的上述链路发生故障时，默认的自动将流量向链路相反的方向发送。

进一步的，当本实施例的切换方法应用于多个环网嵌套的环境时，环网标识可以为多层嵌套的环网嵌套；只要能够起到唯一标识环中节点对应的环网的作用即可。

本实施例的环网故障切换方法，通过根据数据流量的MAC地址得到对应的环网标识以及链路的路径状态信息，并在链路处于故障状态时，将数据流量沿与链路相反的方向发送，解决了环网故障处理方式复杂且效率太低的问题，简化了故障切换的流程，大大提高了切换效率。

实施例四

图6为本发明环网故障切换装置一实施例的结构示意图，该切换装置可以为图5中的R4，可以执行本发明任意实施例的环网故障切换方法。本实施例对该装置的结构做简单说明，其具体的工作原理可以结合参见方法实施例所述，在此不再赘述。

如图6所示，该装置可以包括：第一接收单元51、第一查询单元52、第一处理单元53；其中，

第一接收单元51，用于接收第一数据流量，所述第一数据流量中包括目的MAC地址；第一查询单元52，用于根据所述目的MAC地址，查询本地节点存储的转发表项，得到与所述目的MAC地址对应的环网标识，所述环网标识与连接至所述目的MAC地址的所述第一节点唯一对应；并得到所述环网标识对应的所述链路的路径状态信息；

第一处理单元53，用于在所述路径状态信息表明所述链路处于故障状态时，将所述第一数据流量沿与所述链路相反的方向发送至所述第一节点。

进一步的，该装置还可以包括检测报文接收单元54、链路状态记录单元55；其中，

检测报文接收单元54，用于在所述查询本地节点存储的转发表项之前，接收所述第一节点通过所述链路发送的链路检测报文，所述链路检测报文中包括所述环网标识，以及所述链路的链路标识；

链路状态记录单元55，用于根据所述链路检测报文的接收状况，得到所述链路的路径状态信息；并将所述环网标识、所述链路的链路标识以及所述路径状态信息记录在所述转发表项中。

进一步的，该装置还可以包括：流量接收单元56、标识记录单元57；其中，流量接收单元56，用于在接收第一数据流量之前，接收所述第一节点发送的第二数据流量，所述第二数据流量中包括源MAC地址以及所述环网标识，所述环网标识与所述源MAC地址对应，所述源MAC地址与所述第一数据流量中的目的MAC地址相同，所述环网标识是所述第一节点设置的；

标识记录单元57，用于在所述转发表项中记录所述源MAC地址与所述环网标识的对应关系。

进一步的，该装置还可以包括：标识删除单元58，用于在将所述第二数据流量发出之前，将所述第二数据流量中的所述环网标识删除。

进一步的，所述链路可以包括组成环状的第一路径和第二路径；所述第一节点通过第一路径连接至本地节点的第一接口，所述第一节点通过第二路径连接至本地节点的第二接口；则此时，

第一查询单元52，具体用于得到所述环网标识对应的第一路径和第二路径的路径状态信息；且所述环网标识绑定所述第一接口，用于指示将所述第一数据流量从第一接口发出；

第一处理单元53，具体用于在所述第一路径的路径状态信息表明所述第一路径处于故障状态时，将所述第一数据流量从第二路径对应的第二接口发出至所述第一节点。

本实施例的环网故障切换装置，通过设置第一查询单元和第一处理单元等，根据数据流量的MAC地址得到对应的环网标识以及链路的路径状态信息，并在链路处于故障状态时，将数据流量沿与链路相反的方向发送，解决了环网故障处理方式复杂且效率太低的问题，简化了故障切换的流程，大大提高了切换效率。

实施例五

图7为本发明环网故障切换装置另一实施例的结构示意图，该切换装置可以为图4中的R1，可以执行本发明任意实施例的环网故障切换方法。本实施例对该装置的结构做简单说明，其具体的工作原理可以结合参见方法实施例所述，在此不再赘述。

如图7所示，该装置可以包括：第二接收单元61、标识设置单元62、第二处理单元63、检测报文发送单元64；其中，

第二接收单元61，用于接收第二数据流量，所述第二数据流量中包括源MAC地址；标识设置单元62，用于在所述第二数据流量中设置与本地节点唯一对应的环网标识；

第二处理单元63，用于将设置所述环网标识之后的第二数据流量发送至所述第二节点，以使得所述第二节点在转发表项中记录所述源MAC地址与所述环网标识的对应关系；以及，

检测报文发送单元64，用于通过所述链路向所述第二节点发送链路检测报文，所述链路检测报文中包括所述环网标识，以及所述链路的链路标识；以使得所述第二节点根据所述链路检测报文的接收状况，得到所述链路的路径状态信息，并将所述环网标识、所述链路的链路标识以及所述路径状态信息记录在所述转发表项中；

以使得所述第二节点在接收到包括目的MAC地址的第一数据流量时，根据所述目的MAC地址，查询本地节点存储的转发表项，得到与所述目的MAC地址对应的环网标识，以及所述环网标识对应的所述链路的路径状态信息；并在所述路径状态信息表明所述链路处于故障状态时，将所述第一数据流量沿与所述链路相反的方向发送至所述第一节点；所述源MAC地址与所述目的MAC地址相同。

进一步的，标识设置单元62，具体用于在所述第二数据流量的链路层报文头之后，数据承载层之前，设置所述与本地节点唯一对应的环网标识。

进一步的，检测报文发送单元64，还用于在所述链路检测报文中设置环网属性信息；所述环网属性信息中包括链路检测报文的发送间隔时间、本地节点设备标识、本地节点设备负载信息、所述链路的流量信息和质量信息。

进一步的，该装置还可以包括：报文阻断单元65，用于在将设置所述环网标识之后的第二数据流量发送至所述第二节点之后，接收经过所述第二节点之后，沿所述环网传输后返回的所述第二数据流量时，则丢弃所述第二数据流量。

进一步的，所述链路可以包括组成环状的第一路径和第二路径；本地节点通过第一路径连接至所述第二节点的第一接口，本地节点通过第二路径连接至所述第二节点的第二接口；则此时，

检测报文发送单元64，具体用于通过所述第一路径向所述第二节点发送第一链路检测报文，通过第二路径向所述第二节点发送第二链路检测报文；

进一步的，检测报文发送单元64，还用于在所述第一链路检测报文中设置所述第一路径的第一优先级，并在所述第二链路检测报文中设置所述第二路径的第二优先级，所述第一优先级和第二优先级不同。

本实施例的环网故障切换装置，通过设置标识设置单元和检测报文发送单元等，根据数据流量的MAC地址得到对应的环网标识以及链路的路径状态信息，并在链路处于故障状态时，将数据流量沿与链路相反的方向发送，解决了环网故障处理方式复杂且效率太低的问题，简化了故障切换的流程，大大提高了切换效率。

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。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (20)

1.一种环网故障切换方法，所述环网包括本地节点、第一节点，以及连接本地节点和所述第一节点的链路；所述切换方法包括：

接收第一数据流量，所述第一数据流量中包括目的媒体接入控制MAC地址；

根据所述目的MAC地址，查询所述本地节点存储的转发表项，得到与所述目的MAC地址对应的环网标识，所述环网标识与连接至所述目的MAC地址的所述第一节点唯一对应；并得到所述环网标识对应的所述链路的路径状态信息；

在所述路径状态信息表明所述链路处于故障状态时，将所述第一数据流量沿与所述链路相反的方向发送至所述第一节点；

在接收第一数据流量之前，还包括：

接收所述第一节点发送的第二数据流量，所述第二数据流量中包括源MAC地址以及所述环网标识，所述环网标识与所述源MAC地址对应，所述源MAC地址与所述第一数据流量中的目的MAC地址相同，所述环网标识是所述第一节点设置的；

在所述转发表项中记录所述源MAC地址与所述环网标识的对应关系。

2.根据权利要求1所述的环网故障切换方法，其特征在于，在所述查询本地节点存储的转发表项之前，还包括：

接收所述第一节点通过所述链路发送的链路检测报文，所述链路检测报文中包括所述环网标识，以及所述链路的链路标识；

根据所述链路检测报文的接收状况，得到所述链路的路径状态信息；并将所述环网标识、所述链路的链路标识以及所述路径状态信息记录在所述转发表项中。

3.根据权利要求1所述的环网故障切换方法，其特征在于，若所述第二数据流量从所述本地节点发出所述环网，则在将所述第二数据流量发出之前，还包括：

将所述第二数据流量中的所述环网标识删除。

4.根据权利要求1-3任一所述的环网故障切换方法，其特征在于，所述链路包括组成环状的第一路径和第二路径；所述第一节点通过所述第一路径连接至所述本地节点的第一接口，所述第一节点通过所述第二路径连接至所述本地节点的第二接口；

所述得到环网标识对应的所述链路的路径状态信息，包括：得到所述环网标识对应的所述第一路径的路径状态信息和所述第二路径的路径状态信息；且所述环网标识绑定所述第一接口，用于指示将所述第一数据流量从第一接口发出；

所述在路径状态信息表明所述链路处于故障状态时，将所述第一数据流量沿与所述链路相反的方向发送至所述第一节点，包括：在所述第一路径的路径状态信息表明所述第一路径处于故障状态时，将所述第一数据流量从第二路径对应的第二接口发出至所述第一节点。

5.一种环网故障切换方法，所述环网包括本地节点、第二节点，以及连接本地节点和第二节点的链路；其特征在于，所述切换方法包括：

所述本地节点接收第二数据流量，所述第二数据流量中包括源MAC地址；所述本地节点在所述第二数据流量中设置与所述本地节点唯一对应的环网标识，并将设置所述环网标识之后的第二数据流量发送至所述第二节点，以使得所述第二节点在转发表项中记录所述源MAC地址与所述环网标识的对应关系；并且，

所述本地节点通过所述链路向所述第二节点发送链路检测报文，所述链路检测报文中包括所述环网标识；以使得所述第二节点根据所述链路检测报文的接收状况，得到所述链路的路径状态信息，并将所述环网标识以及所述路径状态信息记录在所述转发表项中；

以使得所述第二节点在接收到包括目的MAC地址的第一数据流量时，根据所述目的MAC地址，查询所述第二节点存储的转发表项，得到与所述目的MAC地址对应的环网标识，以及所述环网标识对应的所述链路的路径状态信息；并在所述路径状态信息表明所述链路处于故障状态时，将所述第一数据流量沿与所述链路相反的方向发送至所述本地节点；所述源MAC地址与所述目的MAC地址相同。

6.根据权利要求5所述的环网故障切换方法，其特征在于，在所述第二数据流量中设置与所述本地节点唯一对应的环网标识，具体为：

在所述第二数据流量的链路层报文头之后，数据承载层之前，设置所述与本地节点唯一对应的环网标识。

7.根据权利要求5所述的环网故障切换方法，其特征在于，还包括：在所述链路检测报文中设置环网属性信息；

所述环网属性信息中包括链路检测报文的发送间隔时间、本地节点设备标识、本地节点设备负载信息、所述链路的流量信息和质量信息。

8.根据权利要求5所述的环网故障切换方法，其特征在于，在将设置所述环网标识之后的第二数据流量发送至所述第二节点之后，还包括：

接收经过所述第二节点之后，沿所述环网传输后返回的所述第二数据流量，则丢弃所述第二数据流量。

9.根据权利要求5-8任一所述的环网故障切换方法，其特征在于，所述链路包括组成环状的第一路径和第二路径；本地节点通过第一路径连接至所述第二节点的第一接口，所述本地节点通过第二路径连接至所述第二节点的第二接口；

所述通过所述链路向所述第二节点发送链路检测报文，包括：通过所述第一路径向所述第二节点发送第一链路检测报文，通过第二路径向所述第二节点发送第二链路检测报文；

所述在路径状态信息表明所述链路处于故障状态时，将第一数据流量沿与所述链路相反的方向发送至所述本地节点，包括：在所述第一路径的路径状态信息表明所述第一路径处于故障状态时，将所述第一数据流量从第二路径对应的第二接口发出至所述本地节点。

10.根据权利要求9所述的环网故障切换方法，其特征在于，所述通过链路向所述第二节点发送链路检测报文，还包括：

在所述第一链路检测报文中设置所述第一路径的第一优先级，并在所述第二链路检测报文中设置所述第二路径的第二优先级，所述第一优先级和第二优先级不同。

11.一种环网故障切换装置，其特征在于，包括：

第一接收单元，用于接收第一数据流量，所述第一数据流量中包括目的MAC地址；

第一查询单元，用于根据所述目的MAC地址，查询本地节点存储的转发表项，得到与所述目的MAC地址对应的环网标识，所述环网标识与连接至所述目的MAC地址的第一节点唯一对应；并得到所述环网标识对应的所述环网故障切换装置与所述第一节点之间的链路的路径状态信息；

第一处理单元，用于在所述路径状态信息表明所述链路处于故障状态时，将所述第一数据流量沿与所述链路相反的方向发送至所述第一节点；

还包括：

流量接收单元，用于在接收第一数据流量之前，接收所述第一节点发送的第二数据流量，所述第二数据流量中包括源MAC地址以及所述环网标识，所述环网标识与所述源MAC地址对应，所述源MAC地址与所述第一数据流量中的目的MAC地址相同，所述环网标识是所述第一节点设置的；

标识记录单元，用于在所述转发表项中记录所述源MAC地址与所述环网标识的对应关系。

12.根据权利要求11所述的环网故障切换装置，其特征在于，还包括：

检测报文接收单元，用于在所述查询本地节点存储的转发表项之前，接收所述第一节点通过所述链路发送的链路检测报文，所述链路检测报文中包括所述环网标识，以及所述链路的链路标识；

链路状态记录单元，用于根据所述链路检测报文的接收状况，得到所述链路的路径状态信息；并将所述环网标识、所述链路的链路标识以及所述路径状态信息记录在所述转发表项中。

13.根据权利要求11所述的环网故障切换装置，其特征在于，若所述第二数据流量从本地节点发出所述环网，则还包括：

标识删除单元，用于在将所述第二数据流量发出之前，将所述第二数据流量中的所述环网标识删除。

14.根据权利要求11-13任一所述的环网故障切换装置，其特征在于，所述链路包括组成环状的第一路径和第二路径；所述第一节点通过第一路径连接至本地节点的第一接口，所述第一节点通过第二路径连接至本地节点的第二接口；

所述第一查询单元，具体用于得到所述环网标识对应的第一路径和第二路径的路径状态信息；且所述环网标识绑定所述第一接口，用于指示将所述第一数据流量从第一接口发出；

所述第一处理单元，具体用于在所述第一路径的路径状态信息表明所述第一路径处于故障状态时，将所述第一数据流量从第二路径对应的第二接口发出至所述第一节点。

15.一种环网故障切换装置，其特征在于，包括：

第二接收单元，用于接收第二数据流量，所述第二数据流量中包括源MAC地址；

标识设置单元，用于在所述第二数据流量中设置与本地节点唯一对应的环网标识；

第二处理单元，用于将设置所述环网标识之后的第二数据流量发送至第二节点，以使得所述第二节点在转发表项中记录所述源MAC地址与所述环网标识的对应关系；以及，

检测报文发送单元，用于通过所述环网故障切换装置与所述第二节点之间的链路向所述第二节点发送链路检测报文，所述链路检测报文中包括所述环网标识，以及所述链路的链路标识；以使得所述第二节点根据所述链路检测报文的接收状况，得到所述链路的路径状态信息，并将所述环网标识、所述链路的链路标识以及所述路径状态信息记录在所述转发表项中；

以使得所述第二节点在接收到包括目的MAC地址的第一数据流量时，根据所述目的MAC地址，查询所述第二节点存储的转发表项，得到与所述目的MAC地址对应的环网标识，以及所述环网标识对应的所述链路的路径状态信息；并在所述路径状态信息表明所述链路处于故障状态时，将所述第一数据流量沿与所述链路相反的方向发送至所述本地节点；所述源MAC地址与所述目的MAC地址相同。

16.根据权利要求15所述的环网故障切换装置，其特征在于，

所述标识设置单元，具体用于在所述第二数据流量的链路层报文头之后，数据承载层之前，设置所述与本地节点唯一对应的环网标识。

17.根据权利要求15所述的环网故障切换装置，其特征在于，

所述检测报文发送单元，还用于在所述链路检测报文中设置环网属性信息；所述环网属性信息中包括链路检测报文的发送间隔时间、本地节点设备标识、本地节点设备负载信息、所述链路的流量信息和质量信息。

18.根据权利要求15所述的环网故障切换装置，其特征在于，还包括：

报文阻断单元，用于在将设置所述环网标识之后的第二数据流量发送至所述第二节点之后，接收经过所述第二节点之后，沿所述环网传输后返回的所述第二数据流量时，则丢弃所述第二数据流量。

19.根据权利要求15-18任一所述的环网故障切换装置，其特征在于，所述链路包括组成环状的第一路径和第二路径；本地节点通过第一路径连接至所述第二节点的第一接口，本地节点通过第二路径连接至所述第二节点的第二接口；

所述检测报文发送单元，具体用于通过所述第一路径向所述第二节点发送第一链路检测报文，通过第二路径向所述第二节点发送第二链路检测报文。

20.根据权利要求19所述的环网故障切换装置，其特征在于，

所述检测报文发送单元，还用于在所述第一链路检测报文中设置所述第一路径的第一优先级，并在所述第二链路检测报文中设置所述第二路径的第二优先级，所述第一优先级和第二优先级不同。

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