CN102769553A

CN102769553A - 一种网络接入设备lan侧环路检测与控制方法

Info

Publication number: CN102769553A
Application number: CN2012102789060A
Authority: CN
Inventors: 黎海文; 郭小东; 邓永坚; 王志波
Original assignee: Shenzhen Gongjin Electronics Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Gongjin Electronics Co Ltd
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2012-11-07

Abstract

本发明提供了一种网络接入设备LAN侧环路检测与控制方法，此方法依赖特定的以太网网络协议报文和支持TCP/UDP协议栈的操作系统平台及其配套软件程序指令完成。具体内容包括了系统加载，脚本加载，设备硬件初始化，软件程序初始化，以及检测环路过程，发现环路过程，控制屏蔽环路过程。设备硬件初始化过程将设备多个网络下行接口设置相同的MAC地址，以后每隔一段特定时间由网络应用层程序产生特定的具有广播特性的环路探测报文后，经由设备每个不同的网络下行接口发送出。

Description

一种网络接入设备LAN侧环路检测与控制方法

技术领域

本发明涉及局域网技术领域，特别涉及网络接入设备LAN侧环路检测与控制方法。

背景技术

网络接入设备一侧是WAN侧，另一侧是LAN侧，它是将LAN与WAN连接的设备，将网络接入设备的WAN侧为上行侧，LAN侧为下行侧，LAN一侧的端口称为下行端口。

在用户多台网络接入设备组成的网络拓扑中，下行端口一旦连线不当极容易在设备之间产生环路，如果设备处于环路状态，报文将会不断地在设备中循环接收与转发，从而必将导致环路风暴,而一旦环路风暴形成，设备的CPU将疲于接收与转发少则数万每秒多则数百万每秒的数据报文，而无暇处理正常通信的网络报文。

两种常见的会导致网络接入设备环路的网络拓扑包括：

设备端口自环，其中端口可以是同一个端口，或者是同一个设备下的两个不同端口。同一个端口导致的自环一般是由于设置了设备芯片的寄存器导致，在日常应用中用户一般不会涉及到此专业类操作。而不同端口的自环则可以轻易做到，如一根网线将设备不同的两个下行A与B端口对接起来。即设备从A端口发出去的数据报文又原封不动的通过B端口收上来。

设备下挂交换机或者集线器自环，这种环路是最常见的，另外这种环路还存在隐蔽性，不轻易被发现。如果设备下挂的交换机自身没有环路风暴隔离的功能，而刚巧下挂的交换机或者集线器本身已经产生环路了，对于设备来说，从某一端口发出去的数据报文在交换机或者集线器HUB中绕了一周再从同样端口进来。

以上两种环路情况：从某个端口收上来的数据包，如果不加以判断且没有相关措施的限制与防范，同样的数据报文将还会通过前一次的方法以及途径转发出去，结果是同样的数据报文从相同或者不同的端口再次被接收，如此循环即导致环路风暴，影响正常网络通信。

发明内容

为解决目前网络拉入设备LAN侧端口可能环路带来的环路风暴，影响正常网络通信的不足，本发明提供一种网络接入设备LAN侧环路检测与控制方法。

本发明为了完成其技术目的所采用的技术方案是：一种网络接入设备LAN侧环路检测与控制方法，包括以下步骤，

A、设备初始化时将被检测的网络接入设备的所有下行端口设置成相同的MAC地址，在系统运行过程中，所有下行端口的MAC地址保持一样不做改变；

B、每隔设定时间TIME1，由应用层进程即时产生的环路探测报文经由网络接入设备任一下行端口向LAN广播发送环路探测报文；

C、系统内核链路层通过循环检查每一个达到系统网络协议栈的以太网报文，若发现该以太网报文的源MAC地址为下行端口的MAC地址则认为设备处于环路之中，内核中链路层转入步骤D，否则对所接收报文不做处理，内核链路层继续负责所有端口数据报文的收发工作，应用层进程转向步骤B；

D、内核链路层将所有收到环路探测报文的端口和发送环路探测报文的端口关闭，关闭后继续负责其他未关闭端口数据报文的收发工作，应用层进程转向步骤E；

E、关闭端口即切断设备的环路状态，应用层进程等待设定时间TIME2后，将关闭的端口重新打开，跳转到步骤B。

本发明通过由网络接入设备从LAN侧的任一下行端口广播环路探测报文，然后通过检测所有的下行端口是否收到该探测报文来判断是否存在环路，当存在环路时有效地将环路状态进行屏蔽，可以基本杜绝网络接入设置LAN侧陷入到环路风暴的危险。

下面通过结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的说明。

附图说明

附图1是本发明实施例1流程图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例是在网络接入设备中，对LAN侧是否存在环路进行检测，并对如果存在的环路进行控制的方法。该方法依赖特定的以太网网络协议报文和平台及其配套软件程序指令完成。环路检测与控制程序包括网络应用层发报文模块与网络链路层环路检测与屏蔽模块。其中LAN侧即设备下行方向侧检测与控制环路的步骤：设备硬件初始化过程将设备多个网络下行端口设置相同的MAC地址，以后每隔一段特定时间由网络应用层程序产生特定的具有广播特性的环路探测报文后，经由设备每个不同的网络下行端口发送出。

1、设备每隔一段特定时间由环路检测控制程序网络应用层模块产生一个特定的具有广播特性的环路探测报文（以下简称报文），经由设备上不同网络下行端口发送出去。

2、根据每个网络下行端口是否收到之前由设备本身其他网络下行端口发送出的数据报文或者自己本身端口发送出去的环路探测报文，以判断运行此系统的设备是否处于环路状态。

3、如果检测到设备处于环路状态，则控制屏蔽环路状态。

在环路检测与控制程序启动之前，为保证有效检测与控制环路，先将设备所有网络端口关闭，即设备上所有网路端口在关闭状态时无法发送与接收以太网报文。

用于探测的报文由网络应用层模块发出，设备判断与控制环路状态由链路层模块完成。应用层模块发送的探测报文经设备的其中一个网络端口发送出去后，如果再次被设备网络端口接收，环路探测报文将在链路层模块判断识别。

步骤3中，如果检测与控制环路应用层模块SOCKET接收套接字没有收到任何报文，则进程阻塞在接收SOCKET上，直至超时进入下个循环。

环路检测与屏蔽模块中判断是否环路标准是：分析数据报文的发送源是否与设备的下行端口一致，该数据报文接收端口是否在设备的上下行端口中切换。

本方法适用于大多网络接入设备平台，能够有效检查与排除网络接入设备下行一侧网络环路状态。其工作的步骤如下：

1：设备通电，装载相应的操作系统。

2: 初始化相应的外设，包括设备所有的下行端口，网络初始化完毕后需要立即将设备所有下行端口禁用，准备加载环路监控相应模块，防止在环路监控模块运行之前产生环路。

3：启用环路监控链路层模块，应用层模块。

4：重新激活所有下行端口，以便环路监控应用层模块能通过下行端口发送环路探测报文。

5：判断是否需要退出环路监控？原因有：用户刻意取消环路监控功能；任务退出等。

6：如果当前有关闭的下行端口，应用层进程等待特定时间TIME2后，应用层进程重新激活标记为禁止的下行端口。如果当前没有关闭的下行端口,应用层进程等待时间TIME1。其中TIME1表示在没有检测到环路的情况下，应用层进程发送环路探测报文的间隔时间。TIME2表示在检测到存在环路检测的情况下，应用层进程重新打开激活之前被关闭的端口并发送环路探测报文的间隔时间。TIME1和TIME2根据需要可以在应用过程中设定，可以是毫秒极或者秒级，且TIME1和TIME2可以相等地，也可以不等。总之TIME1和TIME2可以在实际应用中设定的。

7：应用层进程通过向所有下行端口发送环路探测报文后，进程阻塞在网络接收套接字上。

8：如果应用层进程阻塞超时,应用层跳转到步骤6执行。

9：如在第8步等待超过过程中，在链路层中如果接收到环路探测报文，即判断设备收到该报文的端口的已经处于环路链路中，如果端口处于环路，则此端口必须关闭以阻止环路风暴的产生，并且此端口需要标记为禁止的下行端口，以便在第6步中能被再次激活。

Claims

1.一种网络接入设备LAN侧环路检测与控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的网络接入设备LAN侧环路检测与控制方法，其特征在于：所述的环路探测报文是由系统应用层模块产生带有“LOOPBACK”内容的UDP协议的IP报文，所述的环路探测报文的目的MAC地址以及IP地址均为广播地址。