CN104956628A - 对计算机网络使用以太网环保护交换 - Google Patents

Abstract

在一个实施例中，第一路由设备与远程路由设备在G.8032协议以太网网络环中建立虚拟信道。第一路由设备和远程路由设备各自被链接到具有到核心网的第2层连接的多归属路由设备。该多归属路由设备未被以G.8032协议配置。第一路由设备对从第一路由设备到多归属路由设备的链路状态进行识别。基于所识别的第一路由设备的链路状态，控制第一路由设备到核心网的第2层连接。

Description

对计算机网络使用以太网环保护交换

相关申请

本申请要求于2013年1月29日提交的美国申请No.13/752,925在35U.S.C.§120下的优先权权益，该申请通过引用以其整体被合并于此。

技术领域

本公开总体涉及计算机网络，并且更具体地，涉及对计算机网络使用以太网环保护交换。

背景技术

在针对基于服务提供商的第2层虚拟专用网络(L2VPN)服务的接入链路和节点冗余中，客户一般期望类似于第3层VPN服务的弹性站点多归属接入能力。然而，由于潜在的以太网帧回路状况，L2VPN技术中的冗余与第3层VPN技术相比更加复杂。

避免回路状况的一种解决方案是应用生成树协议。然而，生成树协议在扩展性方面存在问题，并且如果生成树协议被错误配置，也可能导致回路状况。此外，生成树协议一般在服务提供商的网络的“顶部(over thetop)”运行，因而服务提供商对该解决方案被启用并且正确工作不能进行控制或者不可见。

发明内容

可结合附图通过参照下面的描述来更好的理解本文的实施例，其中，相似的参考标号指示等同地或功能上类似的要素，其中：

图1描绘了示意性示出基于ITU-T建议G.8032的以太网环的框图。

图2根据说明性实施例，描绘了示意性示出用于将节点连接到以太网环的技术的框图；

图3是以装置的示例形式的机器的简化框图，在该机器中，为使得机器执行本文所讨论的方法中的任意一个或多个，指令集可以被运行；以及

图4-图6描绘了用于在以太网环中为网络连接提供冗余机制的处理的流程图。

具体实施方式

在下面的描述中，出于解释的目的，提出了大量具体细节，以提供对本公开的示例实施例的透彻理解。然而，本公开可以无需这些具体细节而被实施，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。

概述

根据一个或多个实施例，第一路由设备与远程路由设备在G.8032协议以太网网络环中建立虚拟信道。第一路由设备和远程路由设备每个被链接到具有到核心网的第2层连接的多归属路由设备。多归属路由设备未被配置有G.8032协议。第一路由设备对从第一路由设备到多归属路由设备的链路状态进行识别。基于第一路由设备的所识别的链路状态来控制第一路由设备到核心网的第2层连接。

具体实施例

ITU-T SG15/Q9建议G.8032(2008年2月)描述了以太网环中的保护交换。参照图1，以太网环2是以太网网络，该以太网网络包括以封闭的回路拓扑连接到一起的节点4和链路6。环的链路6之一通常被指派为环保护链路(RPL)，并且在环的正常操作期间通过在该链路上放置信道阻塞(channel block)而被禁用。通常，通信阻塞8被施加于RPL的一端处的节点处，该节点然后可被称为RPL所有者。信道阻塞8例如可以包括防止环的分组通过托管RPL的端口被转发的策略。利用这样的信道阻塞，确保环2无回路，并且常规的以太网MAC监听和路径计算可以被用来在环的每个节点中计算并且设置适当的转发信息。

如ITU-T建议G.8032中所描述的，链路6或节点4中任意一个发生故障将由离发生故障的点最近的两个节点4检测到。这两个节点都将向环中离其最近的邻居节点发送信号失败消息，并且这些FIM将沿着环以相反的方向被传播。一旦接收到FIM，每个节点就清理其转发数据库(FDB)，并且将FIM转发至环上的下一节点。此外，RPL所有者将移除信道阻塞8。这使得能够使用常规的以太网洪泛和MAC监听功能来在环内有效地重新建立连接。

ITU-T建议G.8032的优势在于，其利用常规的以太网路径标记和分组转发技术来实现环网。然而，ITU-T建议G.8032考虑了如下布置，在该布置中，环网被完全定义于给定的以太网网域内。

可以从图1看出，用户定位设备(CLE)10(例如，客户局域网或路由器)例如可以经由接入连接12连接到以太网环2。以直接类似的方式，以太网环2可以通过切换连接18连接到到外网域16的网络边界节点(例如，网关(GW)14)。在下面的描述中，参照图2所示出的实施例，对用于在CLE 10与以太网环2之间实现接入连接12的方法进行讨论。

参照图2所示出的实施例，应当理解并认识到，部署L2VPN服务的服务提供商通常要求双归属解决方案，该解决方案向PE节点冗余提供类似于同步光学网络(SONET)的收敛特性。例如，这尤其与载体以太网交换应用(例如，CENX)相关。这样的解决方案应该至少满足如下要求：1)针对接入故障，保证50ms的收敛时间；2)处理链路故障、端口故障、PE节点故障以及从MPLS核的PE节点隔离；3)支持E-LINE、E-LAN以及E-TREE服务；支持活动/备用(1∶1)模式以及活动/活动(1+1)冗余模式；4)要求在多归属设备(CE)上的最小弹性控制协议支持(例如，在CE上无MST或G.8032支持)；以及5)支持共存且地理冗余的PE。

还应当理解并认识到，ITU-T G.8032是基于标准的以太网环保护交换建议，以在确保在以太网层没有形成回路的同时，针对环拓扑中的以太网流量提供低于50ms的保护和恢复交换。在图2所示出的实施例中，并且如下面所描述的，提供了具有期望的前述活动/备用(1∶1)和活动/活动(1+1)PE冗余的针对使用G.8032的设备多归属的冗余解决方案。

图2根据说明性实施例，描绘了使用以太网环保护交换的计算机网络系统100的示例的图解。网络系统100包括双归属路由设备(DHD)102，该双归属路由设备102是一种多归属路由设备，其与路由设备104和106相链接。应当理解，多归属是网络拓扑，在该网络拓扑中，网络设备通过两个或多个独立接入点(或者附接点)的方式被连接到网络。因此，双归属设备(例如，双归属路由设备102)是通过两个独立接入点的方式被连接到网络的网络设备(例如，用户定位设备10)。三归属设备例如是通过三个独立接入点的方式被连接到网络的网络设备。

提供了从双归属路由设备102至路由设备104和106(例如，提供商边界或“PE”设备)的通信链路150和151。PE设备104和106是提供到路由设备102连同物理独立的附接电路的冗余接入的物理上独立的元件，这些附接电路被连接到通信链路150和151，分别终止于路由设备104和106。

路由设备104和106以虚拟信道108的方式来相互进行通信，并且被分组为一个冗余群组，该冗余群组指用于提供到多归属设备的接入保护的网络设备(例如，路由设备104和106)的分组。如本文所使用的，虚拟信道指代如G.8032标准中优选定义的用于在冗余群组内的路由设备(例如，路由设备104和106)之间进行通信的控制信道108。还应当理解，链路150或151的链路状态还可以被称为“附接电路状态”，并且这样的术语可以被互换使用。一般地，“附接电路”是将多归属路由设备102附接到远程路由设备104或106的物理或虚拟电路。附接电路例如可以是以太网端口或以太网端口上的虚拟局域网(VLAN)。还应当注意，一个或多个伪线路182(PW)的转发状态(例如，活动或备用)被从相关联的附接电路的状态导出。“伪线路”(例如，许多伪线路182之一)是分组交换网络(例如，MPLS或互联网协议)上的服务的仿真。所仿真的服务可以是ATM、帧中继、以太网、低速率时分复用(TDM)、或同步光学网络(SONET)。

关于前面提及的“附接电路”，现在参照图3，图3示出了以装置200的示例形式的机器的简化框图，在装置200中，为使得机器(例如，“附接电路”)执行本文所讨论的方法中的任意一个或多个，指令集可以在图2的实施例中所示出的组件内被运行并被使用。在替代的实施例中，该机器可以被连接(例如，联网)到其他机器。该机器能够运行指令集(顺序或其他)。这些指令规定要由该机器采取的动作。而且，尽管仅示出了一个机器，但术语“机器”还应当采用为包括独立或联合运行指令集(或多个指令集)以执行本文所讨论的方法中的任意一个或多个的机器的任意集合。

示例装置200包括处理器1002(例如，中央处理单元(CPU))、主存储器1004、以及静态存储器1006，这些经由总线1008相互进行通信。装置200还可以包括次存储器组件1016(例如，盘驱动单元、闪存，等)和网络接口设备1020。

次存储器组件1016包括机器可读介质1022，在机器可读介质1022上存储了一个或多个指令和数据结构集1024(例如，软件)，该一个或多个指令和数据结构集1024具体化本文所描述的功能或方法中的任意一个或多个或者由本文所描述的功能或方法中的任意一个或多个使用。这些指令在由装置200对其运行期间还可以完全或者至少部分地驻留在主存储器1004内和/或处理器1002内，主存储器1004和处理器1002还构成及其可读有形介质。还可以使用许多众所周知的传输协议中的任意一种经由网络接口设备1020通过计算机网络1026来发送或接收指令1024。

尽管机器可读介质1022在实施例中被示出为单个介质，但术语“机器可读介质”应该被采用为包括存储一个或多个指令集的单个介质或多个介质(例如，集中式数据库或分布式数据库、和/或相关联的缓存)。术语“机器可读介质”还可以被采用为包括能够存储、编码或承载指令集的任意介质或者能够存储、编码或承载由这样的指令集使用或者与这样的指令集相关联的数据结构的任意介质，其中，指令集用于机器运行并且使得机器执行本申请的方法中的任意一个或多个。术语“机器可读介质”因此被采用为包括但不限于，固态存储器、光介质和磁介质，等等。

现在返回参照图2所示出的实施例，PE设备104和106被示出为耦合至MPLS核心网，并且被配置为提供到DHD设备102的虚拟专线服务(VPWS)连接。应当理解，DHD设备102被优选提供有到核心网的第2层连接。还应当理解，图2所示的实施例不被理解为限于VPWS连接。在图2的实施例中，PE设备104和106利用将PE设备104和106进行耦合的环自动保护交换(R-APS)虚拟信道(VCL)108优选地形成G.8032开放以太网环。相应的PE设备104和106的端口120和122因此形成G.8032开放以太网环的环端口，其中，PE设备104和106的端口124和126经由VCL 108完成R-APS VLAN。应当理解，尽管图2的实施例使用端口124和126完成R-APS VLAN，但(例如，对于地理冗余PE设备)可替代使用通过MPLS伪线路的以太网。

DHD设备102被提供有端口128和130，端口128和130各自优选地被配置为具有相同的VLAN/网桥域，以用于将客户数据转发至PE设备104和106。应当注意，在图2的实施例中，G.8032未被配置于DHD设备102上，但VLAN/网桥域针对被配置以用于在PE设备104和106之间中继G.8032R-APS帧的DHD设备102的端口128和130。在图2的实施例中，G.8032优选地(经由附接电路)被实现于每个PE设备104和106上的控制逻辑内。因此，通过在前述G.8032以太网环中采用多个以太网环保护(ERP)实例，基于每个VLAN在PE设备104与106之间对数据流量进行负载均衡。例如，并且参照图2的实施例，当网络100处于G.8032空闲状态时，PE设备104的端口120进行操作以转发不是RPL所有者的VLAN上的数据流量，其中，被配置于PE设备上的控制逻辑基于G.8032状态机来控制每个PE节点的PW状态。例如，如果PE设备104的端口120通过G.8032而被解除阻塞，则相应的PW状态被控制逻辑确定为活动的，并且PE设备104由于处于“活动”状态而在相应的PW的标签分布协议(LDP)优选转发状态比特中进行通知。因此，PE设备106上的控制逻辑将相应的PW设置为“备用”，而到端口122的RPL链路处于阻塞的状态。

在图2的实施例中，应当理解，PE设备接入链路故障由G.8032协议进行保护。连接故障管理(CFM)向下(Down)MEP可以被配置于PE和DHD设备(102、104和106)上的控制逻辑中，以利用以近似3.3毫秒运行的连接故障管理(CFM)继续检查消息(CCM)进行更快速故障检测，在近似10毫秒中检测接入链路故障状况是可能的。

例如，并且参照图4(继续参照图2所示的实施例)，一旦检测到这样的接入链路故障，当PE设备(例如，106)检测到故障时，其将其连接到有故障的链路(例如，151)的端口(例如，122)进行阻塞(步骤410)，有故障的PE设备(例如，106)在LDP中将其PW状态通知为“备用”(步骤420)。应当理解并认识到，当前述的故障发生时，PE被设置为向下状态，并且当附接电路(按照每G8032状态机)被阻塞但没有活动故障时，使用备用状态。应当理解，“活动”是AC为向上(UP)并且进行转发；“备用”意味着没有故障，AC作为备用录用被状态机阻塞；“向下”意味着故障存在于AC或主干上；并且“管理-向下”意味着AC在管理上被关闭。

有故障的PE(例如，106)还通过虚拟信道108向其他PE设备(104)通知R-APS信号故障(SF)(步骤430)。接下来，一旦接收到前述R-APS SF，其他PE设备(例如，104)对其RPL链路(150)解除阻塞，并且激活其PW(182)(步骤440)。在恢复之后，数据流量可以通过优选G.8032管理命令行界面(CLI)或在G.8032等待恢复(WTR)定时器到期之后自动地被复原到原始的PE设备(例如，106)(步骤450)。应当注意，单向链路故障可以有CFM进行检测。

例如，关于处理节点故障，并且现在参照图5(继续参照图2所示的实施例)，每个PE设备(例如，104和106)对虚拟信道108的状态进行监控(步骤510)。如上面所提及的，这再次可以使用CFM CCM来实现。一旦虚拟信道108是非操作的(步骤520)，每个PE设备(例如，104、106)优选地开启定时器(在毫秒内可配置)(步骤530)来对R-APS消息是否在定时器到期之前通过接入链路被从远程PE设备接收进行检测(步骤540)。如果R-APS消息被接收，则PE设备(例如，104)推论远程PE设备(例如，106)以及出现故障(步骤550)。结果，RPL在其端口(例如，120)处被解除阻塞，并且更新后的PW状态被通知于LDP中(步骤560)。应当注意，在虚拟信道通过PW而实现的情形中，虚拟信道由于远程PE上的核隔离(core-isolation)则可以是非操作的。然而，在该场景中，后者将优选地触发G.8032保护交换，并且本地PE将立即从接入链路接收R-APS。由此，本地PE可以将核隔离与远程PE节点故障区分开来。

关于处理核隔离故障，并且现在参照图6(继续参照图2所示的实施例)，主干连接由每个PE设备(例如，104和106)使用其控制逻辑进行监控(步骤610)。即使核面端口(core facing port)不是G.8032环的一部分，PE设备(104、106)上的核隔离优选地在其接入端(120、122)上触发G.8032保护交换(步骤620)。每当PE设备(106)从核心网100中隔离出来，PE设备(例如，106)然后实现新的路基，该新的逻辑触发R-APS信号故障消息通过其接入链路(例如，151)的传输(步骤630)。应当注意，在PE设备隔离的情形中，并且一旦从故障中恢复，则优选地将MAC地址表清理通知发送至DHD(102)，这可选地可通过向DHD(102)发送MVRP(多个VLAN注册协议)消息来实现。替代地，当DHD(102)不支持MVRP功能时，接入链路(151)可以为非操作的，以使得在DHD(102)上的MAC地址表进行清理，这可以被用来提供1∶1冗余。

因此，利用上面所描述的说明性描述，应当理解并认识到，图2的实施例提供链路冗余协议，该链路冗余协议提供通信信道，该通信信道使得冗余以太网接入电路能够跨多个设备而被终止，因而扩展可靠性超过链路级保护但还到设备级保护。如图2所示，该链路冗余协议通过以“活动”和“备用”状态(或模式)对链路150和151进行管理以使得链路150或151中只有一个在某一时间是活动的来允许通信链路150或151之一作为备用链路。例如，在通信链路150处于备用状态时，通信链路151活动地通过网络流量。如果通信链路151出现故障，则通信链路150接管网络流量，从而维护网络连接。从前述可以看出，本文所描述的实施例提供大量的优点。例如，通过仅在PE设备(104、106)上使用(运行)G.8032协议，提供了用于L2VPN弹性的机制，该机制利用预期的50毫秒保护时间提供设备双归属。

尽管根据所述的实施例对方法和系统进行了描述，但本领域技术人员将很容易地认识到，在不背离本发明的范围的情况下，可以对这些实施例做出变化。例如，处理块操作中的许多可以被重新排序以在其他操作之前、之后或者与其他操作基本并行执行。因此，意在于包含于上面描述中已经附图中所示出的所有事物将被解释为说明性并且不是限制性。

前述描述针对具体示出的实施例，然而，可以对所描述的实施例做出其他变化和修改，而具有其优势中的一些优势或全部优势，这将是显而易见的。例如，明确考虑，本文所描述的组件和/或元件可以被实现为软件，该软件被存储于具有在计算机、硬件、固件、或其组合上运行的程序指令的有形(非暂态)计算机可读介质(例如，盘/CD/RAM/EEPROM/等)。因此，该描述仅通过示例的方式而非限制本文实施例的范围进行描述。因此，所附权利要求的目的在于覆盖落入本文实施例的真实精神和范围之内的所有这样的变化和修改。

Claims (22)

1.一种方法，包括：

由第一路由设备与远程路由设备在G.8032协议以太网网络环中建立虚拟信道，所述第一路由设备和所述远程路由设备各自被链接到具有到核心网的第2层连通性的多归属路由设备，其中，所述多归属路由设备未被配置有G.8032协议；

在所述第一路由设备中对从所述第一路由设备到所述多归属路由设备的链路状态进行识别；以及

基于所述第一路由设备所识别的链路状态，控制所述第一路由设备到所述核心网的第2层连通性。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述虚拟信道为机架间控制面会话。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述机架间控制面会话是环自动保护交换R-APS虚拟信道。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一路由设备和所述远程路由设备中仅一者被配置为环保护链路RPL。

5.如权利要求4所述的方法，还包括：如果所述第一路由设备根据G.8032协议被确定为解除阻塞的，则将所述第一路由设备的伪线路PW状态指示为活动的，并且由所述第一路由设备以标签分布协议LDP来通告活动状态状况。

6.如权利要求5所述的方法，还包括：

将所述远程路由设备的伪线路PW状态指示为备用；

以所述LDP通告所述远程路由设备的备用状态状况；以及

阻塞所述远程路由设备的RPL。

7.如权利要求6所述的方法，还包括：经由所述虚拟信道在所述第一路由设备中接收所通告的所述远程路由设备的备用状态状况。

8.如权利要求7所述的方法，还包括：一旦接收到所通告的所述远程路由设备的备用状态状况，就由所述第一路由设备对所述第一路由设备的RPL解除阻塞。

9.如权利要求3所述的方法，还包括：

当所述虚拟信道被所述第一路由设备确定为不工作时，由所述第一路由设备对在预定的时间段中是否从所述远程路由设备接收到R-APS消息进行确定；以及

如果确定在预定的时间段中未从所述远程路由设备接收到R-APS消息，则由所述第一路由设备对所述第一路由设备的RPL链路解除阻塞。

10.一种装置，包括：

一个或多个网络接口，用于在G.8032协议以太网网络环中与多归属路由设备进行通信，其中，所述多归属路由设备具有到核心网的第2层连通性，并且所述多归属路由设备未被配置有G.8032协议；

处理器，所述处理器耦合于所述网络接口，并且适于根据控制逻辑执行一个或多个处理；以及

存储器，所述存储器被配置为存储能由所述处理器执行的处理，所述处理的所述控制逻辑当被执行时可操作来：

对所述装置与所述多归属路由设备之间的链路状态进行识别；以及

基于所识别的所述装置与所述多归属路由设备之间的链路状态，控制到所述核心网的第2层连通性。

11.如权利要求10所述的装置，其中，所述装置经由虚拟信道在所述G.8032协议以太网网络环中链接到远程装置。

12.如权利要求11所述的装置，其中，所述虚拟信道为机架间控制面会话。

13.如权利要求12所述的装置，其中，所述机架间控制面会话是环自动保护交换R-APS虚拟信道。

14.如权利要求11所述的装置，其中，所述第一装置是第一路由设备，所述远程装置是远程路由设备，并且所述第一路由设备和所述远程路由设备中仅一者被配置为环保护链路RPL。

15.如权利要求14所述的装置，其中，所述控制逻辑当由所述处理器执行时还可操作来：对所述第一路由设备是否根据所述G.8032协议被解除阻塞进行确定，如果是，则所述第一路由设备的伪线路PW状态被指示为活动的，并且所述第一路由设备通告活动状态状况。

16.如权利要求15所述的装置，其中，所述控制逻辑当被所述处理器执行时还可操作来将所述远程路由设备的伪线路PW状态标识为备用，并且所述远程路由设备通告备用状态状况。

17.如权利要求16所述的装置，其中，所述远程路由设备的RPL被阻塞。

18.如权利要求16所述的装置，其中，所述第二路由设备的所述备用状态状况通过所述虚拟信道被通告给所述第一路由设备。

19.如权利要求18所述的装置，其中，所述控制逻辑当被所述处理器执行时还可操作来：一旦接收到所通告的所述远程路由设备的备用状态状况，则使得所述第一路由设备的RPL被解除阻塞。

20.如权利要求14所述的装置，其中，所述控制逻辑当被所述处理器执行时还可操作来：对在预定的时间段中是否从所述远程路由设备接收到R-APS消息进行确定，并且如果在预定的时间段中未从所述远程路由设备接收到R-APS消息，则所述第一路由设备对其RPL链路解除阻塞。

21.一种存储指令的非暂态计算机可读介质，所述指令当被执行时可操作来使得设备执行如下操作，所述操作包括：

与远程设备建立虚拟信道会话，所述设备和所述远程设备在G.8032协议以太网网络环中被链接到多归属路由设备，其中，所述多归属路由设备未被以所述G.8032协议配置，以及；

在所述设备中提供G.8032协议，所述设备进行操作以使得所述设备对到所述多归属路由设备的链路状态进行识别，并且基于所识别的链路状态对所述设备的伪线路PW状态状况进行控制。

22.如权利要求21所述的机器可读介质，其中，所述多归属路由设备基于链路聚合协议被多归属到所述设备和所述远程设备。