CN102546410A - 一种以太环网的保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以太环网的保护方法，包括：当以太环网上产生故障链路时，所述故障链路两端的故障节点分别阻塞所述故障链路上的故障端口；每个所述故障节点通过所述故障节点的非故障端口向相邻节点发送携带有阻塞链路标识的故障通告报文；以太环网中的其他节点在接收到故障通告报文之后，如果故障通告报文中携带的阻塞链路标识与预先保存的阻塞链路标识不相同，则将接收到的阻塞链路标识替换预先保存的阻塞链路标识，并刷新在所述节点维护的MAC地址表。和现有技术相比，本发明提出的以太环网的保护方法，在环网发生故障并进行链路切换时，以太环网中的每个节点只需刷新一次MAC地址表，可以满足工业环境中毫秒级的保护倒换时间要求。

Description

一种以太环网的保护方法

技术领域

本发明涉及数据通信技术，特别涉及一种以太环网的保护方法。

背景技术

以太网交换机是工作在开放系统互联(Open System Interconnection，OSI)的第二层(数据链路层)的多端口组网设备，随着网络规模的不断扩大，在大型交换网络中可能会出现环路，此时数据包很可能会在该环路中被不断地循环转发，使得网络中的数据包数量在很短的时间内迅速增长，形成“广播风暴”，从而使网络变得不堪负重，造成网络拥塞。

在现有的以太环网的保护方法中，需要在以太环网中指定某个节点为主节点，以太环网中除主节点以外的其他节点为传送节点。按照ITU-TG.8032协议，在正常状态下，主节点向相邻的传送节点发送以太环网保护报文，所述以太环网保护报文携带有包括主节点的节点号(Node ID)和阻塞端口索引号BPR的标识对，以太环网中的传送节点在接收到所述以太环网保护报文之后，提取并保存所述以太环网保护报文中携带的标识对(Node ID，BPR)。当以太环网发生故障时，故障节点首先阻塞故障端口，并通过非故障端口发送携带有故障节点的节点号和故障端口索引号的标识对的故障通告报文，以太环网中的主节点在接收到所述故障通告报文之后，打开阻塞端口，并将接收到的标识对替换预先保存的标识对；以太环网中的其他传送节点在接收到故障通告报文之后，判断接收到的标识对与预先保存的标识对是否相同，如果不相同，则将接收到的标识对替换预先保存的标识对。

图1(a)为现有技术中在正常状态下的以太环网结构示意图。如图1(a)所示，S1为主节点，S2、S3和S4为传送节点，这四个节点组成一个以太环网。在正常状态下，主节点S1和传送节点S4之间的链路为环保护链路，主节点S1的10端口为阻塞端口，端口11为主节点S1的环端口；端口20和21为传送节点S2的环端口；端口30和31为传送节点S3的环端口；端口40和41为传送节点S4的环端口。在初始状态下，连接在以太环网中的每个端口存储在本地的(Node ID，BPR)标识对为空，主节点S1分别通过端口10和11发送携带有标识对(1，0)的以太环网保护报文，由于在初始状态下连接在环网中的每个端口保存在本地的标识对(Node ID，BPR)为空，因此，每个端口在接收到主节点S1发送的携带有标识对(1，0)的以太环网保护报文之后，将以太环网保护报文中的标识对(1，0)保存在每个端口中。

图1(b)为现有技术中在故障状态下的以太环网结构示意图。如图1(b)所示，当传送节点S2与传送节点S3之间的链路发生故障时，传送节点S2阻塞故障端口21，并通过20端口发送携带有标识对(2，1)的故障通告报文，传送节点S3阻塞端口30，并通过31端口发送携带有标识对(3，0)的故障通告报文，主节点S1在接收到所述故障通告报文之后，打开阻塞端口10，并将接收到的标识对替换预先保存的标识对；以太环网中的其他传送节点在收到携带有故障节点的节点号和故障端口索引号的故障通告报文后，判断故障通告报文中携带的标识对与预先保存的标识对是否相同，由于两者不相同，则将接收到的标识对替换预先保存的标识对。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

由于现有的以太环网保护方法在每个端口中分别保存包括主节点的节点号和阻塞端口索引号的标识对，所以当以太环网发生故障时，以太环网中的每个节点需要刷新两次MAC地址表，因此无法满足工业环境中毫秒级的保护倒换时间要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种以太环网的保护方法，在环网发生故障并进行链路切换时，以太环网中的每个节点只需刷新一次MAC地址表，可以满足工业环境中毫秒级的保护倒换时间要求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种以太环网的保护方法，包括：

A、当以太环网上某条链路发生故障时，所述故障链路两端的故障节点分别阻塞所述故障链路上的故障端口；

B、每个所述故障节点通过所述故障节点的非故障端口向相邻节点发送携带有阻塞链路标识的故障通告报文；

C、所述以太环网中的每个节点在接收到所述故障通告报文之后，判断自身是否为所述以太环网中的主节点，如果是传送节点，执行步骤D，如果是主节点，判断所述主节点的阻塞端口是否为阻塞状态，若是，打开所述阻塞端口，执行步骤D，否则，执行步骤D；

D、判断接收到的阻塞链路标识与预先保存的阻塞链路标识是否相同，若不相同，将所述接收到的阻塞链路标识替换预先保存的阻塞链路标识，并刷新在所述节点维护的介质访问控制MAC地址表，若所述节点为非故障节点，将所述故障通告报文发送给另一个相邻节点；若相同，将所述故障通告报文发送给所述另一个相邻节点。

可见，采用本发明的技术方案，当以太环网上产生故障链路时，故障链路两端的故障节点通过所述故障节点的非故障端口向相邻节点发送携带有阻塞链路标识的故障通告报文，以太环网中的其他节点在接收到故障通告报文之后，如果故障通告报文中携带的阻塞链路标识与预先保存的阻塞链路标识不相同，则将接收到的阻塞链路标识替换预先保存的阻塞链路标识，并刷新在所述节点维护的MAC地址表。和现有技术相比，本发明提出的以太环网的保护方法，以太环网中的每个节点只需刷新一次MAC地址表，可以满足工业环境中毫秒级的保护倒换时间要求。另外，本发明所述方法实现起来简单方便，便于普及。

附图说明

图1(a)为现有技术中在正常状态下的以太环网结构示意图。

图1(b)为现有技术中在故障状态下的以太环网结构示意图。

图2为本发明以太环网的保护方法流程图。

图3(a)为本发明在正常状态下的以太环网结构示意图。

图3(b)为本发明在故障状态下的以太环网结构示意图。

图4为本发明主节点中阻塞端口的选取方法流程图。

图5为本发明主节点中阻塞端口的选取方法示意图。

具体实施方式

针对现有技术中存在的问题，本发明中提出一种改进后的以太环网的保护方法，在环网发生故障并进行链路切换时，以太环网中的每个节点只需刷新一次MAC地址表，可以满足工业环境中毫秒级的保护倒换时间要求。

为使本发明的技术方案更加清楚、明白，以下参照附图并举实施例，对本发明所述方案作进一步地详细说明。

图2为本发明以太环网的保护方法流程图。如图2所示，包括以下所述的步骤：

步骤201，当以太环网上某条链路发生故障时，故障链路两端的故障节点分别阻塞故障链路上的故障端口。

在本步骤之前，可以采用人工方式预先为以太环网中的每条链路分配一个链路标识。图3(a)为本发明在正常状态下的以太环网结构示意图。如图3(a)所示，S1为主节点，S2、S3和S4为传送节点，这四个节点组成一个以太环网。在正常状态下，主节点S1和传送节点S4之间的链路为阻塞链路，即主节点S1和传送节点S4之间的链路为环保护链路。主节点S1的10端口为阻塞端口，端口11为主节点S1的环端口；端口20和21为传送节点S2的环端口；端口30和31为传送节点S3的环端口；端口40和41为传送节点S4的环端口。在本发明的具体实施例中，可以采用人工方式预先为以太环网中的每条链路分配一个链路标识。例如，主节点S1和传送节点S4之间的链路对应的链路标识为14；主节点S1和传送节点S2之间的链路对应的链路标识为12；传送节点S2和传送节点S3之间的链路对应的链路标识为23；传送节点S4和传送节点S3之间的链路对应的链路标识为43。另外，也可以根据其他预定规则，例如，可以将以太环网中每条链路两端节点的节点号转换为二进制数，通过对两端节点的节点号进行计算，获得以太环网中的每条链路的链路标识。

如图3(a)所示，在初始状态下，以太环网中的每个节点保存在本地的链路标识为空，主节点S1通过端口11发送携带有阻塞链路标识14的以太环网保护报文，由于在初始状态下以太环网中的每个节点保存在本地的阻塞链路标识为空，因此，每个节点在接收到主节点S1发送的携带有阻塞链路标识14的以太环网保护报文之后，将阻塞链路标识14保存在每个节点中。

在上述的以太环网中，如果某条链路发生了故障，该链路处于故障状态，则该故障链路两端的端口也处于故障状态；同理，当某个节点的某个端口出现故障时，该端口处于故障状态，此时，该端口所在的链路也处于故障状态，并导致该端口所在的链路上的其他端口也处于故障状态。

图3(b)为本发明在故障状态下的以太环网结构示意图。如图3(b)所示，当传送节点S2与S3之间的链路23发生故障时，故障链路23两端的故障节点S2和S3分别阻塞故障链路上的故障端口21和故障端口30。

步骤202，每个故障节点通过所述故障节点的非故障端口向相邻节点发送携带有阻塞链路标识的故障通告报文。

在本步骤中，故障链路两端的故障节点分别通过所述故障节点的非故障端口向相邻节点发送携带有阻塞链路标识的故障通告报文R-APS(SF)。例如，如图3(b)所示，当传送节点S2和S3之间的链路23发生故障时，传送节点S2通过非故障端口20发送携带有阻塞链路标识23的故障通告报文，传送节点S3通过31端口发送携带有阻塞链路标识23的故障通告报文。

步骤203，当以太网中的每个节点在接收到故障通告报文之后，判断自身是否为以太环网中的主节点；如果是主节点，执行步骤204；如果是传送节点，执行步骤206。

在本发明的具体实施例中，每个以太环网中只有一个主节点，其他节点均为传送节点。当以太环网中的每个节点在接收到故障通告报文之后，判断自身是否为以太环网中的主节点，如果是主节点，执行步骤204；如果是传送节点，执行步骤206。

步骤204，判断主节点的阻塞端口是否为阻塞状态；若是，执行步骤205；否则，执行步骤206。

在本步骤中，当以太环网中的主节点接收到故障通告报文之后，判断所述主节点的阻塞端口是否为阻塞状态，若是，执行步骤205；否则，执行步骤206。例如，如图3(b)所示，节点S1在接收到所述故障通告报文之后，判定自身是以太环网中的主节点，则在本步骤中，判断主节点S1的阻塞端口10是否为阻塞状态；若是，执行步骤205；否则，执行步骤206。

步骤205，打开阻塞端口。

由于在正常状态下，以太环网中主节点的阻塞端口为阻塞状态。当以太环网中的主节点在接收到其他传送节点发送的故障通告报文之后，如果主节点的阻塞端口为阻塞状态，则在本步骤中，主节点将阻塞端口打开。

步骤206，判断接收到的阻塞标识与预先保存的阻塞链路标识是否相同；若相同，执行步骤207；否则，执行步骤208。

在本发明的具体实施例中，每个节点预先保存以太环网的阻塞链路标识。在本步骤中，每个节点在接收到携带有阻塞链路标识的故障通告报文之后，判断接收到的阻塞链路标识与预先保存的阻塞链路标识是否相同；若相同，执行步骤207；否则，执行步骤208。

步骤207，将故障通告报文发送给另一个相邻节点。

在本步骤中，如果接收到的阻塞链路标识与预先保存的阻塞链路标识相同，则将故障通告报文发送给另一个相邻节点。如图3(b)所示，传送节点S4预先保存以太环网的阻塞链路标识14，当接收到传送节点S3发送的携带有阻塞链路标识23的故障通告报文之后，判断接收到的阻塞链路标识23与预先保存的阻塞链路标识14是否相同，由于接收到的阻塞链路标识23与预先保存的阻塞链路标识14不相同，则将接收到的阻塞链路标识23替换预先保存的阻塞链路标识14，并刷新在传送节点S4维护的介质访问控制MAC地址表，由于传送节点S4为非故障节点，则将携带有阻塞链路标识23的故障通告报文发送给主节点S1。

在此之后，传送节点S4接收到主节点S1发送的携带有阻塞链路标识23的故障通告报文，此时传送节点S4接收到的阻塞链路标识与预先保存的阻塞链路标识相同，则将所述故障通告报文发送给传送节点S3。

步骤208，将接收到的阻塞链路标识替换预先保存的阻塞链路标识，并刷新在所述节点维护的介质访问控制MAC地址表，若所述节点为非故障节点，将故障通告报文发送给另一个相邻节点。

在本步骤中，如果接收到的阻塞链路标识与预先保存的阻塞链路标识不相同，将接收到的阻塞链路标识替换预先保存的阻塞链路标识，并刷新在所述节点维护的MAC地址表，若所述节点为非故障节点，将故障通告报文发送给另一个相邻节点。如图3(b)所示，传送节点S3预先保存以太环网的阻塞链路标识14，当接收到传送节点S4发送的携带有阻塞链路标识23的故障通告报文之后，判断接收到的阻塞链路标识23与预先保存的阻塞链路标识14是否相同，由于接收到的阻塞链路标识23与预先保存的阻塞链路标识14不相同，则将接收到的阻塞链路标识23替换预先保存的阻塞链路标识14，刷新在传送节点S3维护的MAC地址表，由于传送节点S3为故障节点，则无需将故障通告报文发送给另一个相邻节点。

通过上述的描述可知，通过上述的步骤201～208，在本发明的具体实施例中，当以太环网发生故障时，无需在每个节点的两个端口分别刷新MAC地址表，而是只需在以太环网的每个节点刷新一次MAC地址表，可以满足工业环境中毫秒级的保护倒换时间要求。

较佳地，在步骤201之前，在本发明的技术方案中，进一步提出对以太环网中主节点的阻塞端口进行选取的方法。图4为本发明主节点中阻塞端口的选取方法流程图。如图4所示，包括如下所述的步骤：

步骤401，在以太环网中随机选取一个传送节点作为主节点。

在初始状态下，以太环网中的所有节点均为传送节点，本发明的具体实施例中，可以随机选取一个传送节点作为以太环网中的主节点。图5为本发明主节点中阻塞端口的选取方法示意图。如图5所示，在本步骤中，将节点S1设置为以太环网中的主节点。

步骤402，主节点通过所有端口向相邻节点发送以太环网保护报文。

在本步骤中，主节点通过所有端口向相邻节点发送以太网保护报文。如图5所示，主节点S1通过端口10和端口11分别向传送节点S2和S4发送以太网保护报文。

步骤403，主节点将接收到以太环网保护报文的端口中端口索引号最小的端口设置为阻塞端口。

在默认情况下，以太环网中每个端口的端口索引号是以数字形式表示的。在本步骤中，主节点可以将接收到以太环网保护报文的端口中端口索引号最小的端口设置为阻塞端口。如图5所示，当主节点的10端口和11端口分别接收到传送节点S4和S1发送的以太环网保护报时，将端口索引号最小的端口10设置为阻塞端口。

本发明提出的以太环网的保护方法，当以太环网上产生故障链路时，故障链路两端的故障节点通过所述故障节点的非故障端口向相邻节点发送携带有阻塞链路标识的故障通告报文，以太环网中的其他节点在接收到故障通告报文之后，如果故障通告报文中携带的阻塞链路标识与预先保存的阻塞链路标识不相同，将接收到的阻塞链路标识替换预先保存的阻塞链路标识，并刷新在所述节点维护的MAC地址表。和现有技术相比，本发明提出的以太环网的保护方法，在环网发生故障并进行链路切换时，以太环网中的每个节点只需刷新一次MAC地址表，可以满足工业环境中毫秒级的保护倒换时间要求。另外，本发明所述方法实现起来简单方便，便于普及。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (3)

1.一种以太环网的保护方法，其特征在于，包括：

A、当以太环网上某条链路发生故障时，所述故障链路两端的故障节点分别阻塞所述故障链路上的故障端口；

B、每个所述故障节点通过所述故障节点的非故障端口向相邻节点发送携带有阻塞链路标识的故障通告报文；

C、所述以太环网中的每个节点在接收到所述故障通告报文之后，判断自身是否为所述以太环网中的主节点，如果是传送节点，执行步骤D，如果是主节点，判断所述主节点的阻塞端口是否为阻塞状态，若是，打开所述阻塞端口，执行步骤D，否则，执行步骤D；

D、判断接收到的阻塞链路标识与预先保存的阻塞链路标识是否相同，若不相同，将所述接收到的阻塞链路标识替换预先保存的阻塞链路标识，并刷新在所述节点维护的介质访问控制MAC地址表，若所述节点为非故障节点，将所述故障通告报文发送给另一个相邻节点；若相同，将所述故障通告报文发送给所述另一个相邻节点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

所述故障节点通过所述故障节点的非故障端口向相邻节点发送携带有所述阻塞链路标识的故障通告报文R-APS(SF)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述以太环网上某条链路发生故障之前，还包括：

在所述以太环网中随机选取一个传送节点作为所述主节点；

所述主节点通过所有端口向相邻节点发送以太环网保护报文；

所述主节点将接收到以太环网保护报文的端口中端口索引号最小的端口设置为所述阻塞端口。

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