CN102647298B - 一种基于二层网络相切环实现数据传输的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于二层网络相切环实现数据传输的方法及装置，首先确定网络拓扑结构中的相切点设备，然后配置相切点设备的主用端口和备用端口，通过主用端口向备用端口发送环路检测报文，最后根据备用端口接收环路检测报文的情况，设置备用端口的工作状态。从而达到相切环环路，防止广播风暴，实现数据传输的目的。

Description

一种基于二层网络相切环实现数据传输的方法及装置

技术领域

本发明涉及数据通信领域，尤其涉及一种基于二层网络相切环实现数据传输的方法及装置。

背景技术

目前，在二层网络中广泛应用环状网络拓扑结构，使用该网络拓扑结构可以方便其中各个节点设备之间的信息传输，当一个节点设备出现故障时，不会影响其他节点设备之间的信息传输。虽然环状网络拓扑结构具有诸多优点，但是该网络拓扑结构容易出现广播风暴的问题，即当环状网络拓扑结构中的一个节点设备向其他节点设备发送广播包时，该网络拓扑结构中的其他各个节点设备接收到广播包后，会复制该广播包并向其下方节点设备发送，由此使得网络中各节点设备不断重复发送同一个广播包，造成网络资源严重浪费，严重时甚至导致整个网络瘫痪。

如图1所示，在环状网络拓扑结构中，两个环状网络拓扑结构仅有一个相交点设备，处于该相交点的设备即为相切点设备，图1中，设下侧环状拓扑结构为相切环，相切点设备参与组成相切环的两个端口分别为参与成环端口1(以下简称端口1)和参与成环端口2(以下简称端口2)。在现有技术下，端口1和端口2均可以发送和接收各种报文，该报文包括协议报文、数据报文等，由于环状拓扑结构中的各个节点设备均可以发送和接收报文，因此，容易出现在相切环中传输同一个广播包，相切环中的各个节点设备对该广播包进行多次复制并发送，从而出现广播风暴的问题。为了实现数据信息的有效传输，避免出现广播风暴，就需要破坏环状拓扑结构，即破坏相切环。

为了解决广播风暴的问题，通常在二层网络中采用STP(Spanning TreeProtocol，生成树协议)、RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议)、MSTP(MultiSpanning Tree Protocol，多生成树协议)等协议、也可以在L2VPN中使用G..8032标准对环状网络拓扑结构进行破坏处理，保护环状网络拓扑结构中的各个节点设备，并且不影响节点设备之间的信息传输。采用生成树协议可以解决广播风暴的原理为：对网络中的各个节点设备应用生成树协议，以该拓扑结构中一个节点设备生成一棵转发树，该协议能使拓扑结构中的各个节点设备按照STP算法计算完成的路径进行信息传输，由于生成树协议为树状结构，非环状结构，能够有效破坏二层网络拓扑结构中的环状结构，防止广播风暴的发生。生成树协议虽然能够有效防止环状拓扑结构中的广播风暴问题，但是由于生成树协议应用的STP算法比较复杂，且要求网络拓扑结构中的每个节点设备都必须支持STP协议，因此，使用生成树协议解决环状拓扑结构中广播风暴的问题普遍存在协议实现复杂等问题。

发明内容

本发明实施例提供一种二层网络相切环破坏的方法及装置，用以解决现有技术中解决广播风暴问题时存在的协议实现复杂的问题。

本发明实施例提供的具体技术方案如下：

一种基于二层网络相切环实现数据传输的方法，包括：

配置相切点设备的主用端口和备用端口，所述主用端口用于在相切环环路中进行数据发送；

通过所述主用端口经相切环环路向所述备用端口发送环路检测报文；

根据所述备用端口的环路检测报文接收情况，设置备用端口的工作状态；其中，所述备用端口默认的工作状态为关闭状态。

一种基于二层网络相切环实现数据传输的装置，包括：

配置单元，用于配置相切点设备的主用端口和备用端口，所述主用端口用于在相切环环路中进行数据发送；

主用端口工作单元，通过所述主用端口经相切环环路向所述备用端口发送环路检测报文；

备用端口工作单元，根据所述备用端口的环路检测报文接收情况，设置备用端口的工作状态；其中，所述备用端口默认的工作状态为关闭状态。

本发明实施例中，在二层网络相切环中确定相切点设备，并将该相切点设备参与组成相切环的两个端口设置为主备用端口，通过对主用端口和备用端口发送和接收报文的功能设置，达到破坏相切环，防止广播风暴，保护网络节点设备的目的，实现方式简单，网络响应速度快。

附图说明

图1为现有技术中的相切环拓扑结构；

图2为本发明实施例中基于二层网络相切环实现数据传输装置工作流程图；

图3为本发明实施例中主用端口工作单元工作流程图；

图4为本发明实施例中备用端口工作单元工作流程图；

图5为本发明实施例中基于二层网络相切环实现数据传输装置结构图；

图6为本发明实施例中主用端口工作单元结构图；

图7为本发明实施例中备用端口工作单元结构图。

具体实施方式

本发明实施例中，在二层网络相切环中确定相切点设备，并将该相切点设备参与组成相切环的两个端口设置为主用端口和备用端口，通过对主用端口和备用端口发送和接收报文的功能设置，达到破坏相切环，防止广播风暴，保护网络节点设备的目的，实现方式简单，网络响应速度快。

参阅图2所示，详细介绍本发明实施例提供的具体技术方案：

步骤200：配置相切点设备的主用端口和备用端口，该主用端口用于在相切环环路中进行数据发送。

本发明实施例中，根据网络拓扑结构，确定相切环和相切点设备后，在指定转发实例(即网络类型，如VLAN、VPLS等)中，根据配置指令将相切点设备上参与组成相切环的两个端口绑定为端口组，其中一个端口配置为主用端口，另一个端口配置为备用端口。在上述端口组中，包含该端口组的三项相关参数：转发实例号，主用端口号和备用端口号。

上述配置相切点设备的主用端口和备用端口方法，可以根据用户指示，在本地配置参与组成相切环的主用端口和备用端口，这样，主用端口和备用端口关系明确，方便后期管理和设定；或者，也可以根据预先设定的端口优先级，配置参与组成相切环的相切点设备的主用端口和备用端口。例如，相切点设备参与组成相切环的两个端口标号分别为端口1和端口2，预先设定端口号为2的端口优先级高于端口号为1的端口，则将端口2配置为主用端口，端口1配置为备用端口。

上述主用端口用于向相切环环路中的各个节点设备传输数据信息和接收相切环环路中的各个节点设备传输的数据信息

步骤210：通过主用端口经相切环环路向备用端口发送环路检测报文。

根据上述相切点设备主用用端口配置指令，确定主用端口，参阅图3所示为主用端口的工作流程：

步骤a1：基于相切环环路的转发实例生成相应的环路检测报文。

确定相切点设备的主用端口后，主用端口的默认设置即为open状态，即主用端口能够发送和接收各种类型的报文，如数据报文、协议报文等。主用端口根据所在的转发实例生成环路检测报文。该环路检测报文可以是任意携带字段并可以在相应转发实例中进行转发的报文。为了便于硬件实现，还可以采用特殊的协议报文，例如，变形的arp报文，又如，变形的bfd报文，此时将主用端口的信息以数据内核方式封装于上述报文中，然后根据转发实例，封装相应的报文头，由此组成的报文即可作为检测报文进行发送。

步骤a2：将上述生成的环路检测报文通过主用端口，按设定周期经相切环环路发送至备用端口。

判断该主用端口是否满足特定情况，若满足，则主用端口按照主用端口定时器设定的周期，第一次向相切环路中发送环路检测报文时，连续发送三次，以防止出现暂时环路；若不满足特定情况，则主用端口按照主用端口定时器设定的周期，向相切环路中发送环路检测报文即可。上述特定情况是指：相切点设备的某一个端口第一次被配置为主用端口的情况，或者相切点设备的某一个端口先被配置为主用端口，后取消配置为主用端口，然后又重新配置为主用端口的情况。

当主用端口根据主用端口定时器设定的周期向相切环路中发送环路检测报文时，主用端口定时器清零，并重新开始计时，直至主用端口定时器到达设定的周期，即进入下一个周期，主用端口再次向相切环路中发送环路检测报文。其中，主用端口定时器的周期通常设置为秒级。如果采用bfd报文时，则可以将报文发送周期缩短为3.3ms的级别。

步骤220：根据备用端口的环路检测报文接收情况，设置备用端口的工作状态；其中，该备用端口默认的工作状态为关闭状态。

当备用端口接收到主用端口工作单元发送的环路检测报文时，可以判定存在环路。参阅图4所示为备用端口的工作流程：

步骤b1：启动备用端口定时器。

本发明实施例中，根据相切点设备主备用端口配置指令，确定备用端口后，备用端口的默认设置即为block状态，即备用端口不能收发数据报文，只能接收环路检测报文。

将相切环路中的某一端口配置为备用端口的同时，备用端口定时器启动，通常将备用端口定时器的周期设置为主用端口定时器设定的周期的三倍，以防止出现网络延迟备用端口误判断的情况。

步骤b2：判断在备用端口定时器设定的周期内是否接收到主用端口发送的环路检测报文，若是，则返回步骤b1；否则，进行步骤b3。

备用端口解析是否接收到主用端口发送的环路检测报文，该环路检测报文一般采用协议报文的变形方式，此时，需要备用端口在相应的报文处理流程中增加环路检测报文的解析分支即可用于判断是否接收到对应的主用端口发送的环路检测报文。

步骤b3：判断在备用端口定时器设定的周期内没有接收到主用端口发送的环路检测报文，则将备用端口当前的工作状态切换为数据发送状态。

备用端口定时器的周期通常设定为主用端口定时器设定的周期的三倍，备用端口判断在备用端口定时器预先设定的周期内是否接收到主用端口发送的环路检测报文。当备用端口接收到主用端口发送的环路检测报文时，备用端口继续保持默认的block状态，即等待接收来自主用端口的环路检测报文，不发送任何类型的报文，与此同时，备用端口定时器清零，并开始重新计时；当备用端口在备用端口定时器预先设定的周期内没有接收到主用端口工作单元发送的环路检测报文时，则说明该环路中某个链路已断，即不存在环路，此时，根据备用端口定时器的反馈，备用端口由block状态转换为open状态，即备用端口转换为可以收发任何类型的报文，直至备用端口重新接收到主用端口发送的环路检测报文时，即说明环路存在，备用端口定时器清零，备用端口根据备用端口定时器的反馈由open状态转换为block状态。

基于上述方法案例，本发明实施例中，参阅图5所示，本发明实施例中的基于二层网络实现数据传输装置包括配置单元51、主用端口工作单元52和备用端口工作单元53，其中，

配置单元51，用于配置相切点设备的主用端口和备用端口，该主用端口用于在相切环环路中进行数据发送；

主用端口工作单元52，通过上述主用端口经相切环环路向所述备用端口发送环路检测报文；

备用端口工作单元53，根据上述备用端口的环路检测报文接收情况，设置备用端口的工作状态；其中，备用端口默认的工作状态为关闭状态。

参阅图6所示，主用端口进一步包括主用端口环路检测报文生成模块61，主用端口定时器62，主用端口环路检测报文发送模块63。

主用端口环路检测报文生成模块61，用于基于相切环环路的转发实例生成相应的环路检测报文；

主用端口定时器62，用于设定环路检测报文的发送周期；

主用端口环路检测报文发送模块63，用于将上述主用端口环路检测报文生成模块生成的环路检测报文通过主用端口，按照上述主用端口定时器设定的发送周期经相切环环路发送至备用端口。

参阅图7所示，备用端口进一步包括备用端口定时器71，备用端口环路检测报文解析模块72，备用端口工作状态转换模块73。

备用端口定时器71，用于设定检测备用端口是否接收到环路检测报文间隔周期；

备用端口环路检测报文解析模块72，用于在上述备用端口定时器设定的周期内检测是否接收到环路检测报文，并根据检测结果向备用端口工作状态转换模块发送控制指令；

备用端口工作状态转换模块73，用于接收上述备用端口环路检测报文解析模块在检测到环路检测报文后发送的第一控制指令，使备用端口当前的工作状态保持不变；或者用于接收上述备用端口环路检测报文解析模块在未检测到环路检测报文后发送的第二控制指令，对备用端口当前的工作状态切换为数据发送状态。

由于基于二层网络相切环实现数据传输装置解决在二层网络相切环中实现数据传输问题的原理与前述方法实施例中的方法相似，因此该装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

基于二层网络相切环实现数据传输装置可以由软件实现，并嵌入在相切点设备之中；也可以由硬件实现，存在于相切点设备之外，与相切点设备通过导线或者接口进行连接。

综上所述，本发明实施例中，在相切点设备上设置主备用端口，通过主备用端口的转换，达到破坏二层网络相切环的目的。上述方法无须通过复杂的协议计算来达到破坏环路的目的，方便实现；可以根据用户指令配置相切点设备的主用端口和备用端口，方便后期管理和维护；通过环路检测报文即可来判断环路的存在，不影响环路内其他节点设备正常报文的收发，对环路设备要求低，节省设备方面的开销；实现方法简单，当使用快速环路检测报文时，可以有效提高对环路内节点设备的保护速度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种基于二层网络相切环实现数据传输的方法，其特征在于，包括：

配置相切点设备的主用端口和备用端口，所述主用端口用于在相切环环路中进行数据发送；

通过所述主用端口经相切环环路向所述备用端口发送环路检测报文；

根据所述备用端口的环路检测报文接收情况，设置备用端口的工作状态；其中，所述备用端口默认的工作状态为关闭状态；

其中，所述通过所述主用端口经相切环环路向备用端口发送环路检测报文，包括：基于相切环环路的转发实例生成相应的环路检测报文；将所述环路检测报文通过主用端口，按设定周期经相切环环路发送至备用端口；

将所述环路检测报文通过主用端口，按设定周期经相切环环路发送至备用端口包括：判断所述主用端口是否满足特定情况，若满足，则按照所述主用端口定时器设定的周期，在第一次向所述相切环环路中发送所述环路检测报文时，连续发送多次，若不满足，则按照所述主用端口定时器设定的周期，向所述相切环环路中发送所述环路检测报文；

所述特定情况是指：所述相切点设备的一个端口第一次被配置为主用端口，或者所述相切点设备的一个端口被配置为主用端口后，又被取消配置为所述主用端口，再次又被重新配置为所述主用端口。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配置相切点设备的主用端口和备用端口，包括：

根据用户指示，配置参与组成相切环的相切点设备的主用端口和备用端口；或者，

根据预先设定的端口优先级，配置参与组成相切环的相切点设备的主用端口和备用端口。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配置相切点设备的主用端口和备用端口，包括：

将参与组成相切环的相切点设备的两个端口绑定为端口组，并将其中一个端口配置为主用端口，将另一个端口配置为备用端口。

4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据备用端口的环路检测报文接收情况，设置备用端口的工作状态，包括：

启动备用端口定时器；

判断在备用端口定时器设定的周期内是否接收到主用端口发送的环路检测报文，若是，则保持备用端口当前的工作状态，否则，将备用端口当前的工作状态切换为数据发送状态。

5.一种基于二层网络相切环实现数据传输的装置，其特征在于，包括：

配置单元，用于配置相切点设备的主用端口和备用端口，所述主用端口用于在相切环环路中进行数据发送；

主用端口工作单元，通过所述主用端口经相切环环路向所述备用端口发送环路检测报文；

备用端口工作单元，根据所述备用端口的环路检测报文接收情况，设置备用端口的工作状态；其中，所述备用端口默认的工作状态为关闭状态；

其中，所述主用端口经相切环环路向备用端口发送环路检测报文，具体包括：主用端口工作单元基于相切环环路的转发实例生成相应的环路检测报文；主用端口工作单元将所述环路检测报文通过主用端口，按设定周期经相切环环路发送至备用端口；

将所述环路检测报文通过主用端口，按设定周期经相切环环路发送至备用端口包括：所述主用端口工作单元判断所述主用端口是否满足特定情况，若满足，则所述主用端口工作单元按照所述主用端口定时器设定的周期，在第一次向所述相切环环路中发送所述环路检测报文时，连续发送多次，若不满足，则按照所述主用端口定时器设定的周期，向所述相切环环路中发送所述环路检测报文；

所述特定情况是指：所述相切点设备的一个端口第一次被配置为主用端口，或者所述相切点设备的一个端口被配置为主用端口后，又被取消配置为所述主用端口，再次又被重新配置为所述主用端口。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述配置单元配置相切点设备的主用端口和备用端口，具体包括：

配置单元根据用户指示，配置参与组成相切环的相切点设备的主用端口和备用端口；或者，

配置单元根据预先设定的端口优先级，配置参与组成相切环的相切点设备的主用端口和备用端口。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述配置单元配置相切点设备的主用端口和备用端口，具体包括：

配置单元将参与组成相切环的相切点设备的两个端口绑定为端口组，并将其中一个端口配置为主用端口，将另一个端口配置为备用端口。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述主用端口工作单元具体包括：

主用端口环路检测报文生成模块，用于基于相切环环路的转发实例生成相应的环路检测报文；

主用端口定时器，用于设定环路检测报文的发送周期；

主用端口环路检测报文发送模块，用于将所述主用端口环路检测报文生成模块生成的环路检测报文通过主用端口，按照所述主用端口定时器设定的发送周期经相切环环路发送至备用端口。

9.如权利要求6至8任一项所述的装置，其特征在于，所述备用端口工作单元：

备用端口定时器，用于设定检测备用端口是否接收到环路检测报文间隔周期；

备用端口环路检测报文解析模块，用于在所述备用端口定时器设定的周期内检测是否接收到环路检测报文，并根据检测结果向备用端口工作状态转换模块发送控制指令；

备用端口工作状态转换模块，用于接收所述备用端口环路检测报文解析模块在检测到环路检测报文后发送的第一控制指令，使备用端口当前的工作状态保持不变；或者用于接收所述备用端口环路检测报文解析模块在未检测到环路检测报文后发送的第二控制指令，对备用端口当前的工作状态切换为数据发送状态。