CN103621012A - 用于无反作用地、冗余地通过快速树生成协议连接通信网络的方法 - Google Patents

用于无反作用地、冗余地通过快速树生成协议连接通信网络的方法 Download PDF

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CN103621012A CN201280027330.9A CN201280027330A CN103621012A CN 103621012 A CN103621012 A CN 103621012A CN 201280027330 A CN201280027330 A CN 201280027330A CN 103621012 A CN103621012 A CN 103621012A
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Abstract

本发明涉及一种用于使网络、如通信网络、特别是以太网冗余地且无反作用地相互连接的方法，在具有至少一个、优选多个网络段的网络中存在多个网络设备，这些网络设备通过数据线相互通信并交换数据，其特征在于，在用于连接网络段的网络设备上实现至少多于一个RSTP协议实例，从而每个RSTP协议实例连接一个网络段。

Description

用于无反作用地、冗余地通过快速树生成协议连接通信网络的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的方法，用于无反作用（Rückwirkung）地、冗余地连接各网络、如通信网络、特别是以太网，其中在具有至少一个、优选多个网络段的网络中存在多个通过数据线相互通信和交换数据的网络设备。
背景技术
已知这样的构成现有技术的机制，所述机制在以太网内部允许使用冗余的媒体连接。由于以太网的广播呼叫特性，在这种网络中只允许存在从通信源到通信接收方的有效路径。在这种网络中，附加的路径以及与其嵌接的回路在网络结构上不可避免地导致，以太网帧连续地循环并使得整个网络交通由于过载而瘫痪。
为了尽管如此仍允许冗余连接，以实现故障保险，已经设计出了多种协议，这些协议对于有效通信关闭冗余的路径并可以仅在需要时才将其激活。例如在标准IEEE 802.1D-2004中定义了快速树生成协议（RSTP），以及在标准IEC 62439-2中提及了媒体冗余协议（MRP）环网。
RSTP这里可以覆盖设计成任意形式的网络拓扑，其方式是，该协议将其作用范围延伸到所有要连接的网络或网络段中的所有网络设备，由此可以识别所有所存在的回路。这里根据IEEE 802.1D-2004在每个网络设备上有一个单个的协议实例工作，所有分布的协议实例配设给一个共同的、逻辑RSTP网络。
相反这也意味着，在重新配置有效的网络路径（网络设备通过数据线的连接），例如在物理的有效连接失效（例如断线或类似情况）之后，即使在仅在一个网络段中出现故障/错误（Fehler），而不必涉及其他网络段的情况下，这种重新配置也要涉及所有相互连接的网络段。这对于整个网络的性能有不利的影响。
RSTP的改进方案，多生成树协议（MSTP，在IEEE 802.1Q-2005中描述）与RSTP相同地同样以一个共同的、分布在所有参与的网络设备上的MSTP网络工作，即公共内部生成树（CIST）实例。此外，在每个网络设备上有恰好一个MSTP协议实例工作。
但MSTP允许将网络段分成区域，这些区域相对于位于区域外部的网络设备表现为一个单独的RSTP/MSTP设备。但各MSTP区域相互间不是完全无反作用的，CIST的所谓的根桥发生故障会影响到所有MSTP区域以及它们之间的相互连接。
发明内容
因此，本发明的目的是，将重新配置的影响限制在其中出现的故障的网络段上，这种故障使得所述网络段实际上需要这种重新配置。
因此本发明记载了一种方法，所述方法用于以有利的方式冗余地并且无反作用地将网络、如通信网络、特别是以太网相互连接并提高其性能。
根据本发明的解决方案是一种用于使用快速生成树协议的方法，以便冗余地使各网络段相互连接并且同时确保，连接的各网络段相互无反作用地工作。
为了实现这个目的，在用于连接各网络段的网络设备上实现多于一个RSTP的协议实例。每个RSTP协议实例由此可以连接一个网络段。
这是一个特别有利的步骤，由此可以将当前的广泛使用的网络、优选是以太网设计成可缩放和灵活的，而不会由于各个网路段相互间反作用的缺点使得连接的网络不能用于实际应用。此外网络的性能明显得到改善，因为重新配置可以非常快速地进行。
常见的情况是，在一个实现两个网络或网络段相互连接的网络设备中实现恰好两个RSTP协议实例。但这种方法不仅限于两个这样的实例，而是也可以应用于多于两个实例。
具体实施方式
在图1中示意性示出这种用于两个要通过双RSTP设备连接的网络或网络段的结构，这里所述RSTP设备就是所谓的连接元件。这里设备单一双RSTP（DRSTP）这里用作两个网络段RSTP1主环和RSTP2次环之间的连接元件。这两个连接的网络这里示例性地设计成环形网络，但所述方法不仅限于此。RSTP1主环和RSTP2次环可以是一个单一的物理网络的彼此相关联地起作用的网络段。但RSTP1主环和RSTP2次环也可以是两个独立的、相互无关联地起作用的网络。此外，也可以存在多于两个RSTP"n"段（"n">2），它们分别通过一个另外的连接元件相互连接。
每个在用于连接的网络设备单一双RSTP（连接元件）上实现的RSTP协议实例分别配设有网络端口，利用所述网络端口，连接设备（＝连接元件）能够连接到相应的网络段中。
由此，在图1中，网络接线端将协议实例RSTP1配设到网络RSTP1主环中，而网络接线将协议实例RSTP2配设到网络RSTP2次环中。
现在如果在RSTP1主环中出现故障并且该故障使得要对网络进行重新设置，则所述重新设置仅在RSTP1网络中起作用。在连接元件单一双RSTP内部只涉及协议实例RSTP1。由此确保了，两个RSTP网络无反作用地连接。
通过本发明实现的另一个要求是，通过所述方法实现两个或多个网络的冗余的连接。在图1中，连接元件单一双RSTP（DualRSTP）本身使单独的故障元件，在其失效时两个网络段之间的全部通信中断。由于这个事实，连接装置同样可以设计成冗余的，如图2示意性示出的那样。
但这里应注意，通过冗余地连接两个网络段RSTP1主环和RSTP2次环也形成了网络回路。该网络回路不能通过RSTP本身分解
Figure BDA0000429243130000031
因为由于所要求的无反作用性在相应的两个连接单元双RSTP主设备和双RSTP从设备上的RSTP实例RSTP1和RSTP2没有相互连接并且因此不能识别到网络回路。
为了防止出现循环通过网络回路的帧，通过连接元件主设备和从设备中的另一个系统部件确保，始终只有两个设备中的一个在两个网络段之间传递帧。连接设备通过两个网络段RSTP1主环和RSTP2次环相互交换控制消息，以便监控相应另一个连接元件的状态。所述设备中的一个具有连接主设备的状态，所有另外的设备具有连接设备的状态。只有连接设备在网络段之间传送帧，连接设备闭锁RSTP协议实例之间的传送。主设备状态和从设备状态这里可以由连接设备通过手动的配置以及通过自动的选择机制实现。
如果不再能通过主设备确保两个网络段之间的连接，则从设备必须开始在网络段之间传送帧。这在图3中示例性示出。在图3中，情况1，设备SW1具有主设备状态，SW2具有从设备状态。由此SW1在网络段之间进行传送（通过双箭头示出），而SW2已使其在RSTP实例之间的连接中断（通过叉号示出），以便避免帧的循环。
在图3中，情况2，设备SW1由于多个故障失去到RSTP1主环中的两个端口（PC和PA）。由此设备SW2必须激活其两个RSTP实例之间的连接，以便继续确保两个网络段之间的连接。SW2通过经由第二网络段RSTP2环路实现的、在SW1和SW2之间继续生效的连接由SW1获得所述信息。
如果设备SW1完全失效，则设备SW2通过与设备SW1的通信的完全中断识别到，它本身必须激活其RSTP实例之间的连接。

Claims (7)

1.一种用于使网络、如通信网络、特别是以太网冗余地且无反作用地相互连接的方法，其中，在具有至少一个、优选多个网络段的网络中存在多个网络设备，这些网络设备通过数据线相互通信并交换数据，其特征在于，在用于连接各网络段的网络设备上实现至少多于一个RSTP协议实例，从而每个RSTP协议实例能够连接一个网络段。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在用于连接的网络设备单一双RSTP上实现的每个RSTP协议实例分别配设有网络端口，利用所述网络端口，连接设备能连接到相应的网络段中。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当在一个网络段中（例如在RSTP1主环中）出现故障并且该故障使得要重新配置网络时，所述重新配置仅在该网络段内部（例如在RSTP1网络内部）起作用，在连接元件单一双RSTP的内部同样仅涉及该协议实例（例如RSTP1）。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，为了防止出现循环通过网络回路的帧，通过连接元件主设备和从设备中的另一个系统部件确保，始终只有两个设备中的一个在两个网络段之间传递帧，为此连接设备通过两个网络段RSTP1主环和RSTP2次环相互交换控制消息，以便监控相应另一个连接元件的状态。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，主设备状态或从设备状态这里能够由连接设备通过手动的配置和/或通过自动的选择机制实现。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，如果不再能通过主设备确保如果两个网络段之间的连接，则从设备必须开始在网络段之间传送帧。
7.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，两个连接的网络作为环形网络运行。
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