CN102624575B - 一种避免以太网闭环的检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种避免以太网闭环的检测方法，该方法包括：利用环路避免检测帧来检测节点上的端口状态的改变。本发明还公开了一种避免以太网闭环的检测系统，该系统中的状态检测单元用于利用环路避免检测帧来检测节点上的端口状态的改变。采用本发明的方法及系统，能准确地、有效地、及时地检测出一个节点上的端口状态，进而或者端口状态由故障到完好。

Description

一种避免以太网闭环的检测方法及系统

技术领域

本发明涉及以太网技术，尤其涉及一种避免以太网闭环的检测方法及系统。

背景技术

随着以太网应用范围的扩大，可靠性问题越来越突出，一种比较典型的可靠性问题是以太网闭环导致“网络风暴”，使得网络带宽被耗尽，最终使网络不可用。

根据以太网原理，当以太网节点收到一个广播帧后，会向广播域内的除接收端口外的每个端口转发，如果以太网中存在闭环，则闭环中的各个节点会永无休止的转发广播帧，广播流量占用带宽迅速增大，这种现象也称为“网络风暴”。如图1所示，节点S1、节点S2、节点S3和节点S4组成了以太网闭环，当节点S3收到了一个广播帧F后，会向节点S2转发，接着节点S2向节点S1转发，节点S1向节点S4转发，节点S4向节点S3转发，节点S3继续向节点S2转发，这样形成了广播帧S3-＞S2-＞S1-＞S4-＞S3循环无休止的流量转发，随着广播帧的增加，广播流量占用的带宽会迅速增大，最终使得网络带宽被耗尽，网络不可用。

为了避免这种以太网闭环，现有技术大都采用了闭环检测方法，其实现的基本原理是：节点发送一个检测帧，如果该节点能够收到自己发出的检测帧，则说明该节点的发送端口和接收端口之间存在闭环，需要关闭一个端口避免闭环。这种方法虽然比较简单实用，但是也存在一定的局限性，其局限性体现为：在现有以太网络中，通常是由于新连接了一条链路而导致闭环，形成闭环后，闭环上的各个节点都能够检测到闭环，并且关闭端口，这样虽然避免了闭环，但是闭环上的各个节点都不能转发流量，导致了网络大规模不可用。此外，在闭环上各个节点检测到闭环后都关闭端口，等待一段时间后，节点收不到发出的检测帧，认为闭环消失，重新打开关闭的端口，会重新形成闭环。

针对上述现有闭环检测方法所带来的局限性，一种解决方案是：节点根据其端口的状态情况，发送不同的检测帧。例如，如果节点检测到端口由故障到完好时，则在发送出的检测帧中包含特定的标识，以指示当前状态是端口由故障到完好，来避免上述现有闭环检测方法所带来的局限性，具体的，如图2所示，S3和S4之间链路本来是不通的，可以认为故障了。但由于某种原因他们之间的链路恢复完好，这时S1，S2，S3，S4就形成了一个闭环环路。他们都能够收到自己发出的检测帧，因此分别关闭一个端口，这时网络不能够正常通信。其中，由于S3和S4检测到端口由故障到完好，因此发出的检测帧包含特定的标识，其他节点收到包含特定的标识的检测帧后，无论转发端口是否关闭，都会转发该检测帧，因此节点S3和S4持续能够收到自己发出的检测帧，从而保持端口关闭。而节点S1和节点S2没有检测到端口从故障到完好，因此发出的检测帧不包含特定的标识，其他节点收到不包含特定的标识的检测帧后，当转发端口关闭时，不会转发该检测帧，因此S1和S2收不到自己发出的检测帧，在等待一段时间后打开关闭的端口，如图3所示，网络中节点S1和节点S2打开端口，网络能够重新连通，保障了最大的可用性，防止了以太网重新形成闭环，有助于网络管理者方便的定位到导致闭环的节点和链路。

针对上述解决方案中如何检测出一个节点上的端口由故障到完好而言，一般来说可以引入故障检测机制，如操作、管理及维护(OAM，Operation&Administration&Maintenance)机制等。然而对于一些小型交换机是不会支持OAM的，从而存在局限性。或者，也可以采用其他可以互发信息的协议，如链路汇聚控制协议(LACP)、链路层发现协议(LLDP)等进行故障检测，由于这些协议本身并不是用于故障检测的，因此，如果单纯为了检测端口的故障或完好而引入这些协议是不恰当的，检测的准确性和有效性会存在问题，而且采用这些协议不能保证其检测的及时性。总之，如果不能准确地、有效地、及时地检测出一个节点上的端口状态，进而获知端口状态是否由故障到完好，就没法通过发送包含特定的标识的检测帧来避免闭环。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种避免以太网闭环的检测方法及系统，能准确地、有效地、及时地检测出一个节点上的端口状态，进而能获知端口状态是否由故障到完好。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种避免以太网闭环的检测方法，该方法包括：利用环路避免检测帧来检测节点上的端口状态的改变。

其中，所述端口状态的改变具体包括：端口的状态由完好变为故障、或者由故障变为完好。

其中，所述端口状态的改变是通过设置的一组标识来表示的；

设置的一组标识具体包括：端口是否为故障或完好的状态标识、和端口是否为由故障到完好的状态变化检测结果标识。

其中，所述端口状态的改变是指在一个VLAN下的连通性情况的状态。

其中，所述端口是否为故障或完好的状态标识还包括：端口是否为故障或完好的前一状态标识、和端口是否为故障或完好的当前状态标识；

该方法还包括：

如果所述端口之前没接收到来自当前VLAN的环路避免检测帧，则将所述端口是否为故障或完好的前一状态标识设置为：指示故障状态的标识值；

如果所述端口之前接收到来自当前VLAN的环路避免检测帧，则将所述端口是否为故障或完好的前一状态标识设置为：指示完好状态的标识值。

其中，该方法还包括：如果所述端口是否为故障或完好的前一状态标识设置为：指示故障状态的标识值，且判断出所述端口是否为故障或完好的当前状态标识为指示完好状态的标识值，则将所述端口是否为由故障到完好的状态变化检测结果标识设置为：指示所述端口在当前VLAN的状态变化为由故障到完好。

一种避免以太网闭环的检测系统，该系统包括：状态检测单元，用于利用环路避免检测帧来检测节点上的端口状态的改变。

其中，该系统还包括：标识设置单元，用于通过设置的一组标识来表示所述端口状态的改变；其中，所述设置的一组标识具体包括：端口是否为故障或完好的状态标识、和端口是否为由故障到完好的状态变化检测结果标识；所述端口状态的改变具体包括：端口的状态由完好变为故障、或者由故障变为完好。

其中，所述标识设置单元，进一步用于设置标识时，所设置的所述端口是否为故障或完好的状态标识还包括：端口是否为故障或完好的前一状态标识、和端口是否为故障或完好的当前状态标识；

在所述端口之前没接收到来自当前VLAN的环路避免检测帧的情况，将所述端口是否为故障或完好的前一状态标识设置为：指示故障状态的标识值；在所述端口之前接收到来自当前VLAN的环路避免检测帧的情况，将所述端口是否为故障或完好的前一状态标识设置为：指示完好状态的标识值。

其中，所述标识设置单元，进一步用于设置标识时，当所述端口是否为故障或完好的前一状态标识设置为：指示故障状态的标识值，且判断出所述端口是否为故障或完好的当前状态标识为指示完好状态的标识值时，将所述端口是否为由故障到完好的状态变化检测结果标识设置为：指示所述端口在当前VLAN的状态变化为由故障到完好。

本发明利用环路避免检测帧来检测节点上的端口状态的改变。采用本发明，由于能检测出端口状态的改变，因此，进而能用设置的一组标识获知端口状态是否由故障到完好。本发明简单易用，能准确地、有效地、及时地检测出一个节点上的端口状态的改变，进而能获知端口状态是否由故障到完好，从而能确保通过发送包含特定的标识的检测帧避免闭环的可靠性。

附图说明

图1为现有技术中以太网闭环形成网络风暴的示意图；

图2为现有技术中避免以太网闭环各节点的示意图；

图3为现有技术中在检测帧中包含特定标识后以太网闭环关闭端口的示意图；

图4为本发明方法实施例的实现流程示意图；

图5为本发明实例一对应的应用场景一的示意图；

图6为本发明实例二对应的应用场景二的示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：利用环路避免检测帧来检测节点上的端口状态的改变。

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。

一种避免以太网闭环的检测方法，该方法主要包括以下内容：

利用环路避免检测帧来检测节点上的端口状态的改变。

进一步的，采用环路避免检测帧来实现节点上的端口由故障到完好的检测，节点的各个端口不仅负责发送环路避免检测帧，而且也负责接收环路避免检测帧。采用环路避免检测帧来实现节点上的端口由故障到完好的检测，是通过端口接收环路避免检测帧的情况设置标识，并基于设置的标识判断端口在该VLAN的状态是否为由故障到完好，如果是，则发送属于该VLAN的携带特定的标识位的环路避免检测帧；否则发送属于该VLAN的普通环路避免检测帧，既不携带特定的标识位。

这里，每个节点需要能感知其各个端口从故障到完好的状态变化。感知的过程为：该端口之前无法收到来自这个VLAN的环路避免检测帧，如果当该端口收到了来自这个VLAN的环路避免检测帧，则可判断该端口在该VLAN内的状态变化为由故障转变为完好。

进一步的，通过端口接收环路避免检测帧的情况设置标识，并基于设置的标识判断端口在该VLAN的状态是否为由故障到完好具体包括：

在某一节点上，其一端口属于若干VLAN，则该端口上有若干个标识ISOK，每个标识属于一个VLAN。当该端口在一定时间内收到了属于该VLAN的用于环路避免的环路避免检测帧，则该标识ISOK为真或为1；当该端口在一定时间内没有收到这种用于环路避免的环路避免检测帧，则该标识ISOK为假或为0。

进一步的，该VLAN内除了设置标识ISOK之外，还设置有一标识ISCHANGE，当该端口的ISOK由0变为1，则该ISCHANGE表示为真或为1；其他情况下，该标识ISCHANGE均为假或为0。

进一步的，发送属于该VLAN的携带特定的标识位的环路避免检测帧，或者发送属于该VLAN的普通环路避免检测帧具体包括：

当一个端口在该VLAN的状态是从故障到完好，即当其ISCHANGE为1或为真，则该端口发出的检测环路避免的环路避免检测帧将携带一个特定的标识位。当一个端口的ISCHANGE为0或为假，则该端口发出的检测环路避免的环路避免检测帧为不携带这个特定的标识位的普通的环路避免检测帧。

综上所述，本发明采用环路避免检测帧来实现节点上的端口由故障到完好的检测，从而实现对环路的判断，并在检测到环路时及时关闭相应端口，以避免环路即闭环的产生。可以在不引入额外的故障检测机制的前提下，很方便的通过端口接收环路避免检测帧的情况设置标识，并判断端口在该VLAN的状态是否为由故障到完好，如果是，则发送属于该VLAN的带特定的标识位的环路避免检测帧；否则发送属于该VLAN的正常的普通环路避免检测帧。采用本发明具有的优点是：能准确地、有效地、及时地检测出一个节点上的端口由故障到完好，从而能确保通过发送包含特定的标识位的检测帧避免闭环的可靠性，保障了网络最大的可用性，防止了以太网重新形成闭环，有助于网络管理者方便的定位到导致闭环的节点和链路。而且，该发明不仅可以应用于物理成环的情况，还可应用于逻辑成环中，从而最大限度的在进行了环路检测的同时，做了环路避免的保护。

以下对本发明进行举例阐述。

方法实施例：

图4为本发明的在环路避免时判断VLAN由故障到完好状态转变的方法流程图，为了能清楚的表示出ISOK标识的变化而导致ISCHANGE标识的置位，在本方法流程中，分别用两个标识ISOKP和ISOKN来分别表示ISOK标识的原先值和当前值的情况。也就是说，针对各标识的含义而言，ISOKP为端口是否为故障或完好的状态标识，具体的，ISOKP为端口是否为故障或完好的前一状态标识；而ISOKN为端口是否为故障或完好的当前状态标识。ISCHANGE为端口是否为由故障到完好的状态变化检测结果标识，以下不对标识的具体含义进行赘述。

本方法流程包括以下步骤：

步骤401：对各个标识初始化，设置端口的ISOKP为0，端口的ISOKN为0，端口的ISCHANGE为0。

步骤402：节点发送不带特定的标识位的环路避免检测帧，对网络上的环路进行检测；之后节点对端口接收环路避免检测帧的情况进行检测及判断，如果该端口收到环路避免检测帧，则进入步骤403；如果没有收到，则进入步骤404。

步骤403：设置当前的端口的ISOKN为1，表示由于该端口收到了环路避免检测帧，因此说明该端口是完好的。

步骤404：设置当前的端口的ISOKN为0，表示由于该端口没有收到环路避免检测帧，该端口仍处于故障状态。

步骤405：判断该端口之前的故障或完好状态，即对ISOKP进行判断，如果ISOKP为1，表示该端口之前是完好的，则进入步骤407；如果ISOKP为0，表示该端口之前是故障的，则进入步骤406。

步骤406：设置ISCHANGE为1，表示端口的状态为由故障到完好。

步骤407：设置ISCHANGE为0，表示端口的状态为没有发生改变，或者为由完好到故障。

步骤408：判断端口状态的变化情况，即判断ISCHANGE的值。如果ISCHANGE为1，则进入步骤409；如果ISCHANGE为0，则进入步骤410。

步骤409：该端口发送携带特定的标识位的环路避免检测帧。

步骤410：该端口发送普通的环路避免检测帧，即发送不携带特定的标识位的环路避免检测帧。

步骤411：将端口是否故障或完好的前一状态修改为端口是否故障或完好的当前状态，即将ISOKN的值赋给ISOKP。

需要指出的是：本文所涉及的“特定的标识位”，用以指示端口当前状态是由故障到完好。

图4所示的方法流程可以应用在多个应用场景中，以下分别举例。

实例一：

如图5所示的应用场景，网络中的设备S1～S4的端口都加入到了VLAN＝100中。但由于设备S4的2号端口是下行(DOWN)的，因此该网络并没有形成环路。这时设备都使能了环路避免检测，因此设备之间都会互发环路避免检测帧。由于设备S4的2号端口是DOWN的，因此设备S4收不到该环路避免检测帧，因此设备S3的1号端口在该VLAN＝100的ISOK标识为0，ISCHANGE标识为0。因此各个设备都是发送正常的环路避免检测帧，并且不会检测出现环路。

如果因为某种原因使得设备S4的2号端口变为UP，即设备S3和设备S4之间的链路由故障变为完好了，这时设备S3的1号端口在该VLAN＝100的ISOK标识为1，ISCHANGE标识为1，则该端口会发送携带特定的标识位的环路避免检测帧，从而实现对该环路避免的检测。对于设备S4的2号端口也是同样的情况，不作赘述。

实例二：

如图6所示的应用场景，对于物理已经成环，但逻辑不成环的情况，也可应用本发明来检测出逻辑成环的情况。设备S1的1、2号端口，设备S2的1、2号端口，设备S4的1、2号端口，设备S3的2号端口都加入到了VLAN＝100中，设备S3的1号端口不属于该VLAN＝100，因此该网络物理上虽然成环，但对于VLAN＝100来说，并没有成环，即逻辑不成环，这时不会产生网络风暴。

如果因为某种原因使得设备S3的1号端口被加入到了VLAN＝100中，从而形成了逻辑环路，则设备S3的1号端口也由不能收到该VLAN的环路避免检测帧转变为能收到该VLAN的环路避免检测帧，该端口在该VLAN＝100的ISOK标识为1，ISCHANGE标识为1。则该端口会发送携带特定的标识位的环路避免检测帧，从而实现对该环路避免的检测。对于设备S4的2号端口也是同样的情况，不作赘述。

一种避免以太网闭环的检测系统，该系统包括：状态检测单元。状态检测单元用于利用环路避免检测帧来检测节点上的端口状态的改变。

这里，该系统还包括：标识设置单元，标识设置单元用于通过设置的一组标识来表示所述端口状态的改变；其中，所述设置的一组标识具体包括：端口是否为故障或完好的状态标识、和端口是否为由故障到完好的状态变化检测结果标识；所述端口状态的改变具体包括：端口的状态由完好变为故障、或者由故障变为完好。

这里，标识设置单元进一步用于设置标识时，所设置的所述端口是否为故障或完好的状态标识还包括：端口是否为故障或完好的前一状态标识、和端口是否为故障或完好的当前状态标识。其中，在端口之前没接收到来自当前VLAN的环路避免检测帧的情况，将端口是否为故障或完好的前一状态标识设置为：指示故障状态的标识值；在端口之前接收到来自当前VLAN的环路避免检测帧的情况，将端口是否为故障或完好的前一状态标识设置为：指示完好状态的标识值。

这里，标识设置单元进一步用于设置标识时，当端口是否为故障或完好的前一状态标识设置为：指示故障状态的标识值，且判断出端口是否为故障或完好的当前状态标识为指示完好状态的标识值时，将端口是否为由故障到完好的状态变化检测结果标识设置为：指示端口在当前VLAN的状态变化为由故障到完好。

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 (9)

1.一种避免以太网闭环的检测方法，其特征在于，该方法包括：利用环路避免检测帧来检测节点上的端口状态的改变，

其中，通过端口接收所述环路避免检测帧的情况设置一组标识，并基于所述设置的标识判断所述端口状态的改变，所述端口状态的改变具体包括：端口的状态由完好变为故障、或者由故障变为完好；若端口在当前VLAN的状态由故障变为完好，发送属于该VLAN的携带特定标识位的环路避免检测帧，若端口在当前VLAN的状态由完好变为故障，发送属于该VLAN的不携带特定标识位的环路避免检测帧。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置的一组标识具体包括：端口是否为故障或完好的状态标识、和端口是否为由故障到完好的状态变化检测结果标识。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述端口状态的改变是指在一个VLAN下的连通性情况的状态。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述端口是否为故障或完好的状态标识还包括：端口是否为故障或完好的前一状态标识、和端口是否为故障或完好的当前状态标识；

该方法还包括：

如果所述端口之前没接收到来自当前VLAN的环路避免检测帧，则将所述端口是否为故障或完好的前一状态标识设置为：指示故障状态的标识值；

如果所述端口之前接收到来自当前VLAN的环路避免检测帧，则将所述端口是否为故障或完好的前一状态标识设置为：指示完好状态的标识值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法还包括：如果所述端口是否为故障或完好的前一状态标识设置为：指示故障状态的标识值，且判断出所述端口是否为故障或完好的当前状态标识为指示完好状态的标识值，则将所述端口是否为由故障到完好的状态变化检测结果标识设置为：指示所述端口在当前VLAN的状态变化为由故障到完好。

6.一种避免以太网闭环的检测系统，其特征在于，该系统包括：状态检测单元，用于利用环路避免检测帧来检测节点上的端口状态的改变，

所述系统还包括：标识设置单元，用于通过端口接收所述环路避免检测帧的情况设置一组标识，并基于所述设置的标识判断所述端口状态的改变；

其中，所述端口状态的改变具体包括：端口的状态由完好变为故障、或者由故障变为完好；若端口在当前VLAN的状态由故障变为完好，发送属于该VLAN的携带特定标识位的环路避免检测帧，若端口在当前VLAN的状态由完好变为故障，发送属于该VLAN的不携带特定标识位的环路避免检测帧。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述设置的一组标识具体包括：端口是否为故障或完好的状态标识、和端口是否为由故障到完好的状态变化检测结果标识。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述标识设置单元，进一步用于设置标识时，所设置的所述端口是否为故障或完好的状态标识还包括：端口是否为故障或完好的前一状态标识、和端口是否为故障或完好的当前状态标识；

在所述端口之前没接收到来自当前VLAN的环路避免检测帧的情况，将所述端口是否为故障或完好的前一状态标识设置为：指示故障状态的标识值；在所述端口之前接收到来自当前VLAN的环路避免检测帧的情况，将所述端口是否为故障或完好的前一状态标识设置为：指示完好状态的标识值。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述标识设置单元，进一步用于设置标识时，当所述端口是否为故障或完好的前一状态标识设置为：指示故障状态的标识值，且判断出所述端口是否为故障或完好的当前状态标识为指示完好状态的标识值时，将所述端口是否为由故障到完好的状态变化检测结果标识设置为：指示所述端口在当前VLAN的状态变化为由故障到完好。