CN103297257A - 一种冗余网络的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冗余网络的实现方法，环网节点在初始状态时设置为主站，环网端口设置为半阻塞状态，并在预设时间间隔内向环网端口广播发送主站选举通知报文，节点接收主站选举通知报文，通过比较接收到的主站选举通知报文中的节点质量比较向量和节点的节点质量比较向量选举得出主站和备用主站，主站的环网端口之一设置为半阻塞状态，其余端口设置为转发状态，主站周期性地在预设时间间隔内向环网端口广播发送主站选举通知报文，备用主站停止发送主站选举通知报文，环网端口设置为转发状态，并接收主站发送的主站选举通知报文。采用了本发明的技术方案，能够根据节点质量更换主站，从而降低了环路操作的复杂性，降低了硬件的要求。

Description

一种冗余网络的实现方法

技术领域

本发明涉及环网技术领域，尤其涉及一种冗余网络的实现方法。

背景技术

为了解决网络传输路径的冗余，目前高可用性网络中采用快速生成树协议(RSTP，参见IEEE802.1w)和多生成树协议(MSTP，参见IEEE802.1w)，这两种协议可以应用于环路网络，通过一定的算法实现路径冗余，同时将环路网络修剪成无环路的树型网络。

虽然这两种协议可以检测到链路故障，但是因为操作时需要频繁发送报文来检查网络状态，所以故障恢复时间一般相对较长，因而这两种协议并不满足工业网络对实时性的要求。

为了解决网络协议对于工业网路的实时性的要求，国际电工委员会(IEC)制定了工业自动化高可用性网络协议集-IEC 62439协议，其中IEC 62439-2MRP(Media Redundancy Protocol)采用主从式网络结构，但是由于其网络中只有一个确定的主节点，发生故障时只由这个主设备处理故障，故存在着网络风险集中的问题，且其未实现终端关键设备的冗余保护。IEC 62439-3PRP(Parallel Redundancy Protocol)采用两个完全对等的主干网络，终端设备利用双端口冗余技术实现故障快速恢复，但其存在着双端口的健康状态无法探测和系统成本成倍提高的不足。

为此，申请人提出了IEC62439-6的分布式冗余环网协议-DRP(distribution Redundancy Protocol)，该技术具体内容参见中国专利CN101252426B，所述的分布式冗余环网协议采用了主站轮流的网络结构。但是由于主站采用定期轮流方式，需要满足环路操作复杂和硬件要求高等要求。

发明内容

本发明的目的是针对以上现有技术中由于主站采用定期轮流方式，需要满足环路操作复杂和硬件要求高等要求，提出了一种冗余网络的实现方法，能够根据节点质量选举主站，从而降低了环路操作的复杂性，降低了硬件的要求。

为实现本发明的目的，采用了以下技术方案：

本发明提供了一种冗余网络的实现方法，所述冗余网络包括至少1个环网，所述的环网至少包括两个节点，所述节点通过链路连接相互之间的环网端口，在单环网中包括以下步骤：

A.单环网的所有节点在初始状态时设置为主站，每个节点的环网端口设置为半阻塞状态，并在预设时间间隔内向环网端口广播发送主站选举通知报文；

B.所述主站选举通知报文中包含节点质量比较向量；

C.单环网中其他节点接收所述主站选举通知报文，所述其他节点中的每一个节点通过比较接收到的所述主站选举通知报文中的节点质量比较向量和自身的节点质量比较向量选举得出主站和备用主站，其中所述主站的环网端口之一设置为半阻塞状态，所述主站的其余端口设置为转发状态，所述主站周期性地在预设时间间隔内向环网端口广播发送主站选举通知报文；

D.所述备用主站停止发送主站选举通知报文，所述备用主站的环网端口设置为转发状态，并接收所述主站发送的主站选举通知报文；

E.当备用主站检测到本节点质量发生变化时，所述备用主站通过比较接收到的所述主站选举通知报文中的节点质量比较向量和所述备用主站的节点质量比较向量重新选举得出主站，其中所述新主站的环网端口之一设置为半阻塞状态，所述新主站的其余端口设置为转发状态，原主站中为半阻塞状态的环网端口设置为转发状态；

F.当单环网中的节点的环网端口状态发生变化时，所述节点完成地址表刷新，并向环网端口广播发送拓扑改变通知报文，当单环网中其它节点收到拓扑改变通知报文时，所述其它节点完成地址表刷新。

进一步地，两个所述单环网具有共同连接的两个节点及连接链路时组成双环网，其中所述两个节点为共享节点，其中所述单环网之一为主环网，所述双环网为次环网，所述共享节点能够被选举为次环网的主站和备用主站，所述主环网和次环网根据用户指定不同ID划分为不同的环网网络域；主环网根据所述单环网步骤做主站和备用主站选举，所述主环网的环网端口状态的管理属于所述主环网，并负责传送次环网的协议报文，除共享节点外主环网节点不参加次环网的主站或备用主站的选举，所述次环网采用如下步骤：

G.所述次环网中的共享节点连接到主环网的两个端口为次环网的共享端口，共享节点通过双向转发检测报文检测共享节点之间的连通状态；

H.当所述共享节点之间两条链路同时断开，则共享节点向次环网发送次环主站选举通知报文，将共享节点之一选举为次环网主站，当所述共享节点之间两条链路之一恢复时，共享节点向次环网发送主站选举报文，次环网重新选举主站；

I.所述主环网的节点接收所述次环网络的拓扑改变通知报文，并完成地址表刷新；

J.所述次环网的节点接收所述主环网的拓扑改变通知报文，并完成地址表刷新。

进一步地，所述节点质量比较向量包括链路状态标识、CRC越限级别、IP地址和Mac地址；其中所述链路状态标识定义为相邻节点间的连通状态，即为连通或为断开，具有决定是否选举节点为主站的优先条件；CRC越限级别用于判断环网端口在固定时间间隔内CRC统计的越限级别的高低；IP地址和Mac地址用于对无法根据链路状态标识和CRC越限级别选举主站和备用主站时通过IP地址和Mac地址决定主站和备用主站。

进一步地，(1)当所述主站选举通知报文的链路状态标识为断开且所述接收到主站选举通知报文的节点的环网端口链路状态为连通时，所述接收到主站选举通知报文的节点选举为备用主站；

(2)当所述接收到主站选举通知报文的节点的环网端口链路状态为断开，且所述主站选举通知报文的节点接收到的主站选举报文中链路状态为连通时，设置所述接收到主站选举通知报文的节点为主站，按预设时间间隔周期性地发送主站选举通知报文；

(3)当所述主站选举通知报文的链路状态标识和所述接收到主站选举通知报文的节点的链路状态标识中的环网端口链路状态都同时连通或同时断开时，将主站选举通知报文中的CRC越限级别和所述接收到主站选举通知报文的节点的环网端口CRC越限级别相比较，当主站选举通知报文中的CRC越限级别大于本地节点的环网端口CRC越限级别时，则所述接收到主站选举通知报文的节点选举为备用主站；

(4)当所述主站选举通知报文的链路状态标识和所述接收到主站选举通知报文的节点的链路状态标识中的环网端口链路状态都同时连通或同时断开时，比较主站选举通知报文中的CRC越限级别和本地节点的环网端口CRC越限级别相比较，当所述主站选举通知报文中的CRC越限级别小于所述接收到主站选举通知报文的节点的环网端口CRC越限级别时，则所述接收到主站选举通知报文的节点设置为主站，按预设时间间隔周期性发送主站选举报文；

(5)当所述主站选举通知报文的链路状态标识和所述接收到主站选举通知报文的节点的链路状态标识中的环网端口链路状态都同时连通或同时断开，且所述主站选举通知报文中的CRC越限级别和所述接收到主站选举通知报文的节点的环网端口CRC越限级别的值为相同时，比较所述主站选举通知报文中的IP地址、MAC地址和所述接收到主站选举通知报文的节点的IP地址、MAC地址值的大小，当所述主站选举通知报文中的IP地址和MAC地址大于所述接收到主站选举通知报文的节点的IP地址和MAC地址，则所述接收到主站选举通知报文的节点选举为备用主站，否则，所述接收到主站选举通知报文的节点设置为主站状态，按预设时间间隔周期性发送主站选举报文。

进一步地，所述节点向相邻节点发送用于检测两个节点之间链路通断的链路检测报文，检测相邻节点的链路通断。

进一步地，所述冗余网络至少还包括1个外部网络，其中所述环网与外部网络之间至少通过两条链路连接，其中所述环网的节点与所述链路连接的端口是备用链路端口，包括以下步骤：

K.所述备用链路端口在初始状态时为阻塞状态，所述节点在预设时间内周期性地向所述环网的环网端口广播发送备用链路选举报文；

L.其它节点接收所述节点发送的备用链路选举报文，所述备用链路选举报文中包含用于比较备用链路质量的比较向量；

M.所述其他节点通过比较所述备用链路选举报文中的链路质量比较向量和自身的备用链路质量比较向量选举得出主备用链路和从备用链路，其中所述主备用链路连接的备用链路端口设置为转发状态，所述从备用链路连接的备用链路端口设置为阻塞状态，所述主备用链路连接的节点周期地向环网端口广播发送备用链路选举报文；

N.所述从备用链路连接的环网节点停止发送备用链路选举报文，并接收所述备用链路选举报文；

O.当主备用链路连接的环网节点检测到主备用链路质量发生变化时，所述从备用链路连接的环网节点通过比较所述备用链路选举报文中的链路质量比较向量和所述从备用链路连接的环网节点的备用链路质量比较向量选举得出主备用链路，原主备用链路连接的备用链路端口设置为阻塞状态，其中新主备用链路连接的备用链路端口设置为转发状态，所述新主备用链路连接的环网节点完成地址表刷新，新主备用链路连接的环网节点向环网端口广播发送拓扑改变通知报文，当其它环网节点收到拓扑改变通知报文时，所述其它环网节点完成地址表刷新。

进一步地，所述备用链路质量比较向量包括备用链路状态标志、备用链路CRC越限级别、IP地址和Mac地址，

备用链路CRC越限级别用于判断备用链路端口在固定时间间隔内CRC统计的越限级别的高低；备用链路状态标志标识备用链路端口的状态为连通或断开；IP地址和Mac地址，用于对无法根据备用链路状态标志和备用链路CRC越限级别选举主备用链路和从备用链路时通过比较IP地址和Mac地址决定主备用链路和从备用链路。

进一步地，(1)当未配置有备用链路的环节点接收到备用链路选举报文，做丢弃处理；

(2)当所述接收到备用链路选举报文的节点的备用链路状态标志为连通时，所述接收到备用链路选举报文的节点的外接链路选举为备用链路；当所述接收到备用链路选举报文的节点的备用链路状态由断开转换为连通状态时，所述接收备用链路节点的备用链路设置从备用链路，并在预设时间内周期性向环网端口广播发送主备用链路选举报文；

(3)当所述备用链路选举报文的备用链路状态标志和所述接收到备用链路选举报文的节点的备用链路状态都为连通时，将所述备用链路选举报文中的备用链路质量比较向量中的备用链路CRC越限级别和接收到所述备用链路选举报文的节点的备用链路CRC越限级别相比较，当所述备用链路选举报文中的备用链路质量比较向量中的备用链路CRC越限级别大于接收到所述备用链路选举报文的节点的备用链路CRC越限级别时，选举连接该节点的备用链路为主备用链路，并在预设时间内周期性向环网端口广播发送主备用链路选举报文；

(4)当所述备用链路选举报文的备用链路状态标志和所述接收到备用链路选举报文的节点的备用链路状态都为连通，且接收到所述备用链路选举报文的节点的备用链路CRC越限级别等于所述备用链路选举报文中的备用链路CRC越限级别时，比较所述接收到所述备用链路选举报文的节点和备用链路选举报文的IP地址和Mac地址，当备用链路选举报文的IP地址和Mac地址大于所述接收到所述备用链路选举报文的节点的IP地址和Mac地址时，则所述备用链路选举报文的节点的备用链路选举为从备用链路，否则，则所述备用链路选举报文的节点的备用链路选举为主备用链路。

采用本发明的技术方案，不仅能够根据节点质量随时更换主站，而且还可以实现网络之间链路的冗余，从而降低了环路操作的复杂性，降低了硬件的要求。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的具体实施方式一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明具体实施方式一中的单环网的结构示意图。

图2是本发明具体实施方式二中单环网内部主站冗余实现的流程图。

图3是本发明具体实施方式三中次环网主站冗余实现的流程图。

图4是本发明具体实施方式四中双环网的结构示意图。

图5是本发明具体实施方式五中环网之间链路冗余实现的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施方式进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明技术方案中的所述冗余网络包括至少1个环网，该环网至少包括两个节点，节点通过链路连接相互之间的环网端口，如图1所示，单环网包括节点101、节点102、节点103和节点104，节点之间通过链路连接相互之间的环网端口。

在初始状态，单环网的节点101、节点102、节点103和节点104设置为主站，节点的环网端口设置为半阻塞状态，在半阻塞状态中，不学习数据报文源MAC地址并阻塞数据报文，但对于本发明的协议报文在本环内做转发处理，并在预设时间间隔内向环网端口广播发送主站选举通知报文。

例如，单环网中的节点101发送主站选举通知报文时，单环网中的其他节点，即节点102、节点103和节点104接收主站选举通知报文后，通过比较接收到的主站选举通知报文中的节点质量比较向量和每个节点自身的节点质量比较向量选举得出主站和备用主站，将主站的节点的端口之一设置为半阻塞状态，主站节点的其余端口设置为转发状态，成为主站的节点将周期性地在预设时间间隔内向环网端口广播发送主站选举通知报文，例如：该预设时间为5s，周期性的时间为1s.

图2是本发明具体实施方式二中单环网内部主站冗余实现的流程图。如图2所示，该环网内部主站冗余实现的流程包括以下步骤：

步骤201、环网中的所有节点在初始状态时都设置为主站，每个节点的环网端口设置为半阻塞状态，并在预设时间间隔内向环网端口广播发送主站选举通知报文，该主站选举通知报文中包含节点质量比较向量，例如：该预设时间为5s，周期性的时间为1s。

节点质量比较向量包括链路状态标识、CRC越限级别、IP地址和Mac地址；其中所述链路状态标识定义为相邻节点间的连通状态，即为连通或为断开，具有决定是否选举节点为主站的优先条件；CRC越限级别用于判断环网端口在固定时间间隔内CRC统计的越限级别的高低；IP地址和Mac地址用于对无法根据链路状态标识和CRC越限级别选举主站和备用主站时通过IP地址和Mac地址决定主站和备用主站。

步骤202、环网的其他节点接收到主站选举通知报文后，其他节点中的每个节点通过比较接收到的主站选举通知报文中的节点质量比较向量和每个节点自身的节点质量比较向量选举得出主站和备用主站，优先级别较低者选举为备用主站。

选举得出主站和备用主站后，将主站的节点的端口之一设置为半阻塞状态，主站节点的其余端口设置为转发状态，成为主站的节点将周期性地在预设时间间隔内向环网端口广播发送主站选举通知报文，例如：该预设时间为5s，周期性的时间为1s。

具体选举主站的过程如下：

(1)当该主站选举通知报文中的链路状态标识为断开，并且接收到主站选举通知报文的节点的环网端口链路状态为连通时，这个接收到主站选举通知报文的节点就选举为备用主站。

(2)当接收到主站选举通知报文的节点的环网端口链路状态为断开，并且这个接收到主站选举通知报文的节点接收到的主站选举报文中链路状态为连通时，则设置这个接收到主站选举通知报文的节点为主站，成为主站的这个节点将按预设时间间隔周期性地发送主站选举报文。

(3)当环网中的节点接收到的主站选举通知报文的链路状态标识和接收到主站选举通知报文的节点的环网端口链路状态为同时连通或同时断开时，则将主站选举通知报文中的CRC越限级别和接收到主站选举通知报文的节点的环网端口CRC越限级别进行比较，当主站选举通知报文中的CRC越限级别大于接收到主站选举通知报文的节点的环网端口CRC越限级别时，则接收到主站选举通知报文的节点选举为备用主站。

(4)当环网中的节点接收到的主站选举通知报文的链路状态标识和接收到主站选举通知报文的节点的环网端口链路状态为同时连通或同时断开时，则将主站选举通知报文中的CRC越限级别和本地节点的环网端口CRC越限级别进行比较，当主站选举通知报文中的CRC越限级别小于接收到主站选举通知报文的节点的环网端口CRC越限级别时，则接收到主站选举通知报文的节点设置为主站，成为主站的节点将按预设时间间隔周期性发送主站选举报文。

(5)当环网中的节点接收到的主站选举通知报文的链路状态标识和接收到主站选举通知报文的节点的环网端口链路状态为同时连通或同时断开，并且主站选举通知报文中的CRC越限级别和接收到主站选举通知报文的节点的环网端口CRC越限级别的值为相同时，则比较主站选举通知报文中的IP地址、MAC地址和接收到主站选举通知报文的节点的IP地址、MAC地址值之间的大小，当主站选举通知报文中的IP地址和MAC地址大于接收到主站选举通知报文的节点的IP地址和MAC地址，则接收到主站选举通知报文的节点选举为备用主站，否则，接收到主站选举通知报文的节点设置为主站，成为主站的节点将按预设时间间隔周期性发送主站选举报文。

步骤203、成为备用主站的节点停止发送主站选举通知报文，同时备用主站的环网端口设置为转发状态，并接收主站发送的主站选举通知报文。

步骤204、当备用主站检测到备用主站节点质量发生变化时，备用主站通过比较接收到的主站选举通知报文中的节点质量比较向量和备用主站自身的节点质量比较向量，重新选举得出主站，其中成为新主站的节点的端口之一设置为半阻塞状态，新主站节点的其余端口设置为转发状态，原主站节点的为半阻塞状态的端口设置为转发状态。

步骤205、当环网中的节点环网端口的状态发生变化时，该节点完成地址表刷新，并向环网端口广播发送拓扑改变通知报文，当其它环网节点收到拓扑改变通知报文时，其它环网节点完成地址表刷新。

环网的每个节点向相邻节点发送用于检测两个节点之间节点质量的链路检测报文，检测相邻节点之间的链路通断，主要是用于单通检测，包括链路通断和连接链路的端口通断，节点根据自身向相邻节点发送链路检测报文判断链路通断状态。

当节点之间的链路表现为中断状态时，中断链路连接的节点环网端口设置为半阻塞状态，中断链路连接的节点其余环网端口设置为转发状态，并将所述中断链路连接的节点选举为主站。

两个单环网具有共同连接的两个节点及连接链路时组成双环网，其中具有共同连接的两个节点为共享节点，共享节点之间的两条链路为共享链路，其中的一个单环网为主环网，双环网为次环网，共享节点能够被选举为次环网的主站和备用主站，主环网和次环网根据用户指定不同ID划分为不同的环网网络域；主环网根据上述单环网步骤做主站和备用主站选举，主环网的端口状态的管理只属于主环网，并负责传送次环网的协议报文，除共享节点外主环网节点不参加次环网的主站或备用主站的选举。图3是本发明具体实施方式三中次环网主站冗余实现的流程图，包括如下步骤：

步骤301、次环网中的共享节点连接到主环网的两个端口为次环网的共享端口，共享节点通过双向转发检测报文(BFD)检测共享节点之间的连通状态。

步骤302、当共享节点之间两条链路同时断开，则共享节点向次环网发送次环主站选举通知报文，将共享节点之一选举为次环网主站，当共享节点之间两条链路之一恢复时，共享节点向次环网发送主站选举报文，次环网重新选举主站。

步骤303、主环网的节点接收次环网络的拓扑改变通知报文，并完成地址表刷新。

步骤304、次环网络节点接收主环网的拓扑改变通知报文，并完成地址表刷新。

图4是本发明具体实施方式四中双环网的结构示意图。如图4所示，单环网1和单环网2具有共同连接的节点A和节点B及连接链路时组成双环网，其中节点A和节点B为共享节点，节点A和节点B之间的由主环网组成的两条链路为次环网的共享链路，其中将主环网中节点A、节点B、节点11和节点12之间的链路或节点A、节点B之间直接连接的链路视为次环网的共享链路，主环网包括节点11、节点12、节点A和节点B，节点之间分别通过链路相互连接；次环网包括节点21、节点22、节点11、节点12、节点A和节点B，节点之间分别通过链路相互连接；共享节点能够被选举为次环网的主站和备用主站，主环网和次环网根据用户指定不同ID划分为不同的环网网络域；主环网根据上述单环网步骤做主站和备用主站选举。

主环网的端口状态的管理只属于主环网，并负责传送次环网的协议报文，除节点A、节点B外主环网节点不参加次环网的主站或备用主站的选举；

例如：当节点21为次环网的主站时，节点21的与节点A连接的环网端口的状态为半阻塞状态，节点21的与节点22连接的环网端口的状态为转发状态，当节点A、节点B之间两条链路同时断开，则节点A、节点B向次环网发送次环主站选举通知报文，将共享节点之一的节点A或节点B选举为次环网的主站，节点21的与共享节点A连接的环网端口的状态由半阻塞设置转发，节点21接收共享节点之一的节点A或节点B作为次环网的主站发送的主站选举通知报文，并将节点21自身的节点质量比较向量与主站选举通知报文中节点质量比较向量做对比选举次环网的主站，具体选举方式依据单环网的主站选举方法。

当节点A、节点B之间两条链路之一节点A、节点B之间的直接链路中断后恢复时，节点A、节点B向次环网发送主站选举报文，次环网重新选举主站。

主环网节点11、节点12接收次环网的拓扑改变通知报文，并完成地址表刷新。

次环网络节点21、节点22、节点A和节点B接收主环网的拓扑改变通知报文，并完成地址表刷新。

当冗余网络至少还包括1个外部网络，其中环网外连接链路的端口与外部网络之间通过至少两条链路连接，其中环网的节点与链路连接的端口是备用链路端口，则需要实现环网之间链路冗余。

图5是本发明具体实施方式五中环网之间链路冗余实现的流程图。如图5所示，该环网之间链路冗余实现的流程包括以下步骤：

步骤501、该环网的备用链路端口在初始状态时设置为阻塞状态，该环网的外连接节点在预设时间内周期性地向环网端口广播发送备用链路选举报文，例如：该预设时间为3s，周期性的时间为1s。

步骤502、环网的其他节点接收该备用链路选举报文，备用链路选举报文中包含用于比较备用链路质量的比较向量。

备用链路质量的比较向量进一步包括备用链路状态标志、备用链路CRC级别、IP地址和Mac地址，其中备用链路状态标志标识备用链路端口的状态为连通或断开；备用链路CRC越限级别用于判断备用链路端口在固定时间间隔内CRC统计的超过预设定门限级别的高低；IP地址和Mac地址用于对无法根据备用链路质量选举主备用链路和从备用链路时，通过IP地址和Mac地址决定主备用链路和从备用链路。

步骤503、环网的其他外连接节点比较接收到的备用链路选举报文中的备用链路质量比较向量和该外连接节点自身的备用链路质量比较向量，首先选举得出从备用链路，将从备用链路的优先级别最高者选举为主备用链路。外连接节点自身的备用链路质量比较向量也包括备用链路状态标志、备用链路CRC级别、IP地址和Mac地址。

选举出主备用链路和从备用链路后，主备用链路连接的备用链路端口设置为转发状态，从备用链路连接的备用链路端口设置为阻塞状态，主备用链路连接的节点周期性地在预设时间间隔内周期地向环网端口广播发送备用链路选举报文，例如：该预设时间为5s，周期性的时间为1s。

具体选举主备用链路和从备用链路的过程如下：

(1)当未配置有备用链路的环节点接收到备用链路选举报文，做丢弃处理。

(2)当接收到备用链路选举报文的节点的备用链路状态标志为连通时，接收到备用链路选举报文的节点的外接链路选举为备用链路；当接收到备用链路选举报文的节点的备用链路状态由断开转换为连通状态时，接收备用链路节点的备用链路设置从备用链路，并在预设时间内周期性向环网端口广播发送主备用链路选举报文。

(3)当备用链路选举报文的备用链路状态标志和接收到备用链路选举报文的节点的备用链路状态都为连通时，将备用链路选举报文中的备用链路质量比较向量中的备用链路CRC越限级别和接收到备用链路选举报文的节点的备用链路CRC越限级别相比较，当备用链路选举报文中的备用链路质量比较向量中的备用链路CRC越限级别大于接收到备用链路选举报文的节点的备用链路CRC越限级别时，选举连接该节点的备用链路为主备用链路，并在预设时间内周期性向环网端口广播发送主备用链路选举报文；

(4)当备用链路选举报文的备用链路状态标志和接收到备用链路选举报文的节点的备用链路状态都为连通，且接收到备用链路选举报文的节点的备用链路CRC越限级别等于备用链路选举报文中的备用链路CRC越限级别时，比较接收到所述备用链路选举报文的节点和备用链路选举报文的IP地址和Mac地址，当备用链路选举报文的IP地址和Mac地址大于接收到备用链路选举报文的节点的IP地址和Mac地址时，则备用链路选举报文的节点的备用链路选举为从备用链路，否则，则备用链路选举报文的节点的备用链路选举为主备用链路。

步骤504、从备用链路连接的节点停止发送备用链路选举报文，并接收备用链路选举报文。

步骤505、当主备用链路连接的节点检测到主备用链路质量发生变化时，从备用链路连接的节点通过比较该备用链路选举报文中的节点质量比较向量和从备用链路连接的节点的备用链路质量比较向量选举得出主备用链路，并将新主备用链路连接的备用链路端口设置为转发状态，原主备用链路连接的备用链路端口设置为阻塞状态，新主备用链路连接的环网节点向环网端口广播发送拓扑改变通知报文，当其它环网节点收到拓扑改变通知报文时，其它环网节点完成地址表刷新。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施方式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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种冗余网络的实现方法，所述冗余网络包括至少1个环网，所述的环网至少包括两个节点，所述节点通过链路连接相互之间的环网端口，其特征在于，在单环网中包括以下步骤：

A.单环网的所有节点在初始状态时设置为主站，每个节点的环网端口设置为半阻塞状态，并在预设时间间隔内向环网端口广播发送主站选举通知报文；

B.所述主站选举通知报文中包含节点质量比较向量；

C.单环网中其他节点接收所述主站选举通知报文，所述其他节点中的每一个节点通过比较接收到的所述主站选举通知报文中的节点质量比较向量和自身的节点质量比较向量选举得出主站和备用主站，其中所述主站的环网端口之一设置为半阻塞状态，所述主站的其余端口设置为转发状态，所述主站周期性地在预设时间间隔内向环网端口广播发送主站选举通知报文；

D.所述备用主站停止发送主站选举通知报文，所述备用主站的环网端口设置为转发状态，并接收所述主站发送的主站选举通知报文；

E.当备用主站检测到本节点质量发生变化时，所述备用主站通过比较接收到的所述主站选举通知报文中的节点质量比较向量和所述备用主站的节点质量比较向量重新选举得出主站，其中所述新主站的环网端口之一设置为半阻塞状态，所述新主站的其余端口设置为转发状态，原主站中为半阻塞状态的环网端口设置为转发状态；

F.当单环网中的节点的环网端口状态发生变化时，所述节点完成地址表刷新，并向环网端口广播发送拓扑改变通知报文，当单环网中其它节点收到拓扑改变通知报文时，所述其它节点完成地址表刷新。

2.根据权利要求1所述的一种冗余网络的实现方法，其特征在于，两个所述单环网具有共同连接的两个节点及连接链路时组成双环网，其中所述两个节点为共享节点，其中所述单环网之一为主环网，所述双环网为次环网，所述共享节点能够被选举为次环网的主站和备用主站，所述主环网和次环网根据用户指定不同ID划分为不同的环网网络域；主环网根据所述单环网步骤做主站和备用主站选举，所述主环网的环网端口状态的管理属于所述主环网，并负责传送次环网的协议报文，除共享节点外主环网节点不参加次环网的主站或备用主站的选举，所述次环网采用如下步骤：

G.所述次环网中的共享节点连接到主环网的两个端口为次环网的共享端口，共享节点通过双向转发检测报文检测共享节点之间的连通状态；

H.当所述共享节点之间两条链路同时断开，则共享节点向次环网发送次环主站选举通知报文，将共享节点之一选举为次环网主站，当所述共享节点之间两条链路之一恢复时，共享节点向次环网发送主站选举报文，次环网重新选举主站；

I.所述主环网的节点接收所述次环网络的拓扑改变通知报文，并完成地址表刷新；

J.所述次环网的节点接收所述主环网的拓扑改变通知报文，并完成地址表刷新。

3.根据权利要求2所述的一种冗余网络的实现方法，其特征在于，所述节点质量比较向量包括链路状态标识、CRC越限级别、IP地址和Mac地址；其中所述链路状态标识定义为相邻节点间的连通状态，即为连通或为断开，具有决定是否选举节点为主站的优先条件；CRC越限级别用于判断环网端口在固定时间间隔内CRC统计的越限级别的高低；IP地址和Mac地址用于对无法根据链路状态标识和CRC越限级别选举主站和备用主站时通过IP地址和Mac地址决定主站和备用主站。

4.根据权利要求2或3所述的一种冗余网络的实现方法，其特征在于，

(1)当所述主站选举通知报文的链路状态标识为断开且所述接收到主站选举通知报文的节点的环网端口链路状态为连通时，所述接收到主站选举通知报文的节点选举为备用主站；

(2)当所述接收到主站选举通知报文的节点的环网端口链路状态为断开，且所述主站选举通知报文的节点接收到的主站选举报文中链路状态为连通时，设置所述接收到主站选举通知报文的节点为主站，按预设时间间隔周期性地发送主站选举通知报文；

(3)当所述主站选举通知报文的链路状态标识和所述接收到主站选举通知报文的节点的链路状态标识中的环网端口链路状态都同时连通或同时断开时，将主站选举通知报文中的CRC越限级别和所述接收到主站选举通知报文的节点的环网端口CRC越限级别相比较，当主站选举通知报文中的CRC越限级别大于本地节点的环网端口CRC越限级别时，则所述接收到主站选举通知报文的节点选举为备用主站；

(4)当所述主站选举通知报文的链路状态标识和所述接收到主站选举通知报文的节点的链路状态标识中的环网端口链路状态都同时连通或同时断开时，比较主站选举通知报文中的CRC越限级别和本地节点的环网端口CRC越限级别相比较，当所述主站选举通知报文中的CRC越限级别小于所述接收到主站选举通知报文的节点的环网端口CRC越限级别时，则所述接收到主站选举通知报文的节点设置为主站，按预设时间间隔周期性发送主站选举报文；

(5)当所述主站选举通知报文的链路状态标识和所述接收到主站选举通知报文的节点的链路状态标识中的环网端口链路状态都同时连通或同时断开，且所述主站选举通知报文中的CRC越限级别和所述接收到主站选举通知报文的节点的环网端口CRC越限级别的值为相同时，比较所述主站选举通知报文中的IP地址、MAC地址和所述接收到主站选举通知报文的节点的IP地址、MAC地址值的大小，当所述主站选举通知报文中的IP地址和MAC地址大于所述接收到主站选举通知报文的节点的IP地址和MAC地址，则所述接收到主站选举通知报文的节点选举为备用主站，否则，所述接收到主站选举通知报文的节点设置为主站状态，按预设时间间隔周期性发送主站选举报文。

5.根据权利要求1所述的一种冗余网络的实现方法，其特征在于，所述节点向相邻节点发送用于检测两个节点之间链路通断的链路检测报文，检测相邻节点的链路通断。

6.根据权利要求1所述的一种冗余网络的实现方法，其特征在于，所述冗余网络至少还包括1个外部网络，其中所述环网与外部网络之间至少通过两条链路连接，其中所述环网的节点与所述链路连接的端口是备用链路端口，包括以下步骤：

K.所述备用链路端口在初始状态时为阻塞状态，所述节点在预设时间内周期性地向所述环网的环网端口广播发送备用链路选举报文；

L.其它节点接收所述节点发送的备用链路选举报文，所述备用链路选举报文中包含用于比较备用链路质量的比较向量；

M.所述其他节点通过比较所述备用链路选举报文中的链路质量比较向量和自身的备用链路质量比较向量选举得出主备用链路和从备用链路，其中所述主备用链路连接的备用链路端口设置为转发状态，所述从备用链路连接的备用链路端口设置为阻塞状态，所述主备用链路连接的节点周期地向环网端口广播发送备用链路选举报文；

N.所述从备用链路连接的环网节点停止发送备用链路选举报文，并接收所述备用链路选举报文；

O.当主备用链路连接的环网节点检测到主备用链路质量发生变化时，所述从备用链路连接的环网节点通过比较所述备用链路选举报文中的链路质量比较向量和所述从备用链路连接的环网节点的备用链路质量比较向量选举得出主备用链路，原主备用链路连接的备用链路端口设置为阻塞状态，其中新主备用链路连接的备用链路端口设置为转发状态，所述新主备用链路连接的环网节点完成地址表刷新，新主备用链路连接的环网节点向环网端口广播发送拓扑改变通知报文，当其它环网节点收到拓扑改变通知报文时，所述其它环网节点完成地址表刷新。

7.根据权利要求6所述的一种冗余网络的实现方法，其特征在于，所述备用链路质量比较向量包括备用链路状态标志、备用链路CRC越限级别、IP地址和Mac地址，

备用链路CRC越限级别用于判断备用链路端口在固定时间间隔内CRC统计的越限级别的高低；备用链路状态标志标识备用链路端口的状态为连通或断开；IP地址和Mac地址，用于对无法根据备用链路状态标志和备用链路CRC越限级别选举主备用链路和从备用链路时通过比较IP地址和Mac地址决定主备用链路和从备用链路。

8.根据权利要求6或7所述的一种冗余网络的实现方法，其特征在于，

(1)当未配置有备用链路的环节点接收到备用链路选举报文，做丢弃处理；

(2)当所述接收到备用链路选举报文的节点的备用链路状态标志为连通时，所述接收到备用链路选举报文的节点的外接链路选举为备用链路；当所述接收到备用链路选举报文的节点的备用链路状态由断开转换为连通状态时，所述接收备用链路节点的备用链路设置从备用链路，并在预设时间内周期性向环网端口广播发送主备用链路选举报文；

(3)当所述备用链路选举报文的备用链路状态标志和所述接收到备用链路选举报文的节点的备用链路状态都为连通时，将所述备用链路选举报文中的备用链路质量比较向量中的备用链路CRC越限级别和接收到所述备用链路选举报文的节点的备用链路CRC越限级别相比较，当所述备用链路选举报文中的备用链路质量比较向量中的备用链路CRC越限级别大于接收到所述备用链路选举报文的节点的备用链路CRC越限级别时，选举连接该节点的备用链路为主备用链路，并在预设时间内周期性向环网端口广播发送主备用链路选举报文；

(4)当所述备用链路选举报文的备用链路状态标志和所述接收到备用链路选举报文的节点的备用链路状态都为连通，且接收到所述备用链路选举报文的节点的备用链路CRC越限级别等于所述备用链路选举报文中的备用链路CRC越限级别时，比较所述接收到所述备用链路选举报文的节点和备用链路选举报文的IP地址和Mac地址，当备用链路选举报文的IP地址和Mac地址大于所述接收到所述备用链路选举报文的节点的IP地址和Mac地址时，则所述备用链路选举报文的节点的备用链路选举为从备用链路，否则，则所述备用链路选举报文的节点的备用链路选举为主备用链路。

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