CN105429892B - 一种轨道交通网络防止环路的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种轨道交通网络防止环路的方法及设备。将接入交换机中接收到第一探测报文的端口设置为上联端口，其中，所述第一探测报文由汇聚交换机主出口端发送；将接入交换机的用户端口接收的用户报文发送至所述上联端口；所述上联端口将所述用户报文发送至汇聚交换机。智能的进行环网的流量控制，解决了使用出口方向访问控制列表来控制报文流，防止环路的问题，减少了第一次部署的工作量，同时解决了在更换网关设备时，需要调整整个环网所有设备访问控制列表的问题，极大的减少了维护的工作量。

Description

一种轨道交通网络防止环路的方法及设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种轨道交通网络防止环路的方法及设备。
背景技术
如附图1所示列车在行进过程中，通过车上的两个无线发送器，和安装在轨道里面的无线接收器进行双向通讯，无线接收器再通过接入交换机(如图中1号-3号接入交换机)、汇聚交换机(如图中1号-3号汇聚交换机)、核心交换机与外部网络双向通讯。由于列车上乘客的增加，一路无线发送器，只能承载大约200M的流量，为了改善用户体验，增加带宽，需要在车上增加一路无线发送器。但是这就带来的一个问题，乘客需要上网，一定会发出ARP的广播报文，来获取网关的MAC地址，这个时候就会存在两种环路的情况：
情况1：
列车上的两个无线发送器AP-D1和AP-D2，与两个无线发送器关联的轨道上的两个接收器AP-S1和AP-S2是接在同一台1号接入交换机上的，这个时候假设乘客的广播报文从AP-D1发出，接入交换机收到广播报文后，会从除了接收口以外的所有端口，转发一份出去，所以此时会从AP-D2收到一份一模一样的报文，造成环路。同时2号接入交换机也会收到一份无关的ARP报文，并且继续转发给3号接入交换机。
情况2：
当列车继续向前行驶这个时候会出现车头的无线发送器AP-D2和车尾的无线发送器AP-D1，分别关联在不同的交换机下无线接收器AP-S3和AP-S2的情况。此时乘客还是发送出ARP的广播报文，出现环路，同时2号接入交换机也会转发一份无关的报文给3号接入交换机。
针对于情况1中所描述的环路情况，现有技术中通过将接入交换机所有连接轨道无线接收器的端口，配置为保护端口。所谓的保护端口，就是两两之间，不能互相通讯。假设端口1和端口2是保护端口，端口3未进行配置，那么端口1收到的报文，只会往端口3转发，而不会往端口2转发。端口2收到的报文也以类似的方式处理。
针对于情况2所描述的环路，因为不能将1号接入交换机，2号接入交换机，3号接入交换机之间互联的端口配置为保护口，只能通过配置繁琐的访问控制列表ACL来防止环路。例如在2号接入交换机的所有与无线接收器相连接的端口上，配置上访问控制列表，只允许单向通讯，即只允许符合源MAC地址为网关的MAC地址的IP报文，及ARP报文向下转发到无线接收器上。这里之所以只对MAC进行限制的原因是，可能发送用户端的报文，源IP地址不是网关，而是外部的其他地址。所以只能对MAC地址进行限制。这样AP-D1发送的报文，1号接入交换机收到后，转发给2号接入交换机，2号接入交换机查找访问控制列表，发现源MAC非网关，即将该报文过滤，而不转发到AP-S3，AP-D2。
但是这也带来一个问题，每个网关的MAC地址都是不一样的，要求所有的接入交换机，都不能配错。同时若是网关设备出现问题需要更换新的设备，每个设备的MAC地址也都不一样，需要对接入交换机的访问控制列表进行修订，在实际环境中，存在的接入交换机都是数十台甚至上百台，对接入交换机的访问控制列表进行修订也带来大量工作量。
发明内容
本发明的实施例提供了一种轨道交通网络防止环路的方法及设备，具体方案如下：
汇聚交换机主出口端发送第一探测报文，以使接入交换机将接收到第一探测报文的端口设置为上联端口；
汇聚交换机主出口端接收所述接入交换机从用户端口接收的并从所述上联端口发送的用户报文；
当汇聚交换机副出口端收到所述第一探测报文，所述副出口端保持阻断状态。
根据本发明的上述方法，还包括：
当汇聚交换机副出口端在设定的时间阈值内未收到所述第一探测报文时，所述副出口端发送第二探测报文，以使接入交换机将接收到第二探测报文的端口更新为上联端口；
汇聚交换机副出口端接收所述接入交换机从用户端口接收的并从所述更新后上联端口发送的用户报文。
根据本发明的上述方法，还包括：
将接入交换机中接收到第一探测报文的端口设置为上联端口，其中，所述第一探测报文由汇聚交换机主出口端发送；
将接入交换机的用户端口接收的用户报文发送至所述上联端口；
所述上联端口将所述用户报文发送至汇聚交换机。
根据本发明的上述方法，上联端口将所述用户报文发送至汇聚交换机，包括：
所述上联端口将所述用户报文发送至下一个接入交换机的上联端口，通过该上联端口转发至汇聚交换机。
根据本发明的上述方法，在所述上联端口将所述用户报文发送至汇聚交换机之前，还包括：
当汇聚交换机副出口端在设定的时间阈值内未收到所述第一探测报文，所述副出口端发送第二探测报文时，
将接入交换机中接收到第二探测报文的端口更新为上联端口。
根据本发的另一方面，还提供一种汇聚交换机，包括：主出口模块和副出口模块，其中，
主出口模块：其用于发送第一探测报文，以使接入交换机将接收到第一探测报文的端口设置为上联端口；
主出口模块还用于接收所述接入交换机从用户端口接收的并从所述上联端口发送的用户报文；
副出口模块：其用于当收到所述第一探测报文时，保持阻断状态。
根据本发明上述的汇聚交换机，
副出口模块还用于当在设定的时间阈值内未收到所述第一探测报文时，发送第二探测报文，以使接入交换机将接收到第二探测报文的端口更新为上联端口；
副出口模块还用于接收所述接入交换机从用户端口接收的并从所述更新后上联端口发送的用户报文。
根据本发明的另一方面，还提供一种接入交换机，包括：设置模块、中转模块以及发送模块，其中，
设置模块：其用于将接收到第一探测报文的端口设置为上联端口，其中，所述第一探测报文由汇聚交换机主出口端发送；
中转模块：其用于将接入交换机的用户端口接收的用户报文发送至所述上联端口；
发送模块：其用于使所述上联端口将所述用户报文发送至汇聚交换机。
根据本发明上述的接入交换机，上述发送模块具体用于使所述上联端口将所述用户报文发送至下一个接入交换机的上联端口，通过该上联端口转发至汇聚交换机。
根据本发明上述的接入交换机，还包括：更新模块：其用于当汇聚交换机副出口端在设定的时间阈值内未收到所述第一探测报文，所述副出口端发送第二探测报文时，将接入交换机中接收到第二探测报文的端口更新为上联端口。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过将接入交换机中接收到第一探测报文的端口设置为上联端口，其中，所述第一探测报文由汇聚交换机主出口端发送；将接入交换机的用户端口接收的用户报文发送至所述上联端口；所述上联端口将所述用户报文发送至汇聚交换机。智能的进行环网的流量控制，解决了使用出口方向访问控制列表来控制报文流，防止环路的问题，减少了第一次部署的工作量，同时解决了在更换网关设备时，需要调整整个环网所有设备访问控制列表的问题，极大的减少了维护的工作量。其次，通过智能的控制报文流的走向，不会让无用的报文泛洪到其他的链路上，极大的增加的带宽的利用率，同时减少了设备受到报文攻击的可能，增加了网络的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中应用场景图；
图2为本发明实施例一提供的一种轨道交通网络接入交换机链路正常防止环路的方法的处理流程图；
图3为本发明的环网中接入交换机链路正常的应用场景图；
图4为本发明的环网中接入交换机链路断开应用场景图；
图5为本发明实施例一提供的一种轨道交通网络接入交换机链路断开防止环路的方法的处理流程图；
图6为本发明的实施例二提供的一种轨道交通网络防止环路的系统的设备模块图。
具体实施方式
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
实施例一
该实施例提供了一种轨道交通网络防止环路的方法的处理流程如图2所示，本实施例中，包括汇聚交换机以及至少一个接入交换机组成环网，如图3所示，列车上的车头无线发送器AP-D2和车尾的无线发送器AP-D1；与轨道中的无线接收器AP-S2、AP-S3相互通信，同时无线接收器AP-S2、AP-S3分别接入的1号接入交换机，和2号接入交换机，1号接入交换机、2号接入交换机以及3号接入交换机与1号汇聚交换机形成环网。此时接入交换机之间的链路正常。
其处理步骤如下：
首先本实施例的汇聚交换机有两个端口接在环网中，本实施例中，将这两个端口定义为主出口端和副出口端，整个环网中，接入交换机链路正常的情况下，需要将某个端口阻断即不允许转发报文，来防止环路的发生，本实施例中，将副出口端阻断。在环网中接入交换机链路正常情况下，主出口端用于发送第一探测报文，使接入交换机根据第一探测报文设置上联端口；在环网中接入交换机链路断开情况下，副出口端用于发送第二探测报文，使接入交换机根据第二探测报文更新上联端口。
步骤11、汇聚交换机主出口端发送第一探测报文，以使接入交换机将接收到第一探测报文的端口设置为上联端口；
汇聚交换机主出口端发送第一探测报文，当汇聚交换机副出口端收到所述第一探测报文，则将所述副出口端保持阻断状态；
本实施例中，使汇聚交换机主出口端发送第一探测报文，若副出口端能够接收到所述第一探测报文，表示该环网完整，此时副出口端只收发第一探测报文，不转发其他报文。
本实施例中第一探测报文是针对本实施例制定的特定协议的报文，其他现有的或今后可能出现的特定协议的报文如可适用于本发明实施例，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。
步骤12、将接入交换机中接收到第一探测报文的端口设置为上联端口；其中，所述第一探测报文由汇聚交换机主出口端发送；
本实施例中，包括一个汇聚交换机和至少一个接入交换机，所有的接入交换机中，每一个交换机接收到第一探测报文的端口设置为上联端口，每一个接入交换机只设置一个上联端口。
步骤13、将接入交换机的用户端口接收的用户报文发送至所述上联端口；
如图3所示，列车在行进过程中，车头和车尾的两个AP，分别关联到列车轨道的两个无线接收器，接入交换机上的用户端口用于接收来自无线接收器的用户报文，本实施例中，用户端口之间互相不能通讯，只能将报文发往与用户端口所属的同一个接入交换机的上联端口。
步骤14、所述上联端口将所述用户报文发送至汇聚交换机；汇聚交换机主出口端接收所述接入交换机从用户端口接收的并从所述上联端口发送的用户报文。
在接入交换机上，接入交换机的上联端口将所述用户报文发送至汇聚交换机包括两种情况，所述上联端口将所述用户报文直接发送至汇聚交换机；或，所述上联端口将所述用户报文发送至下一个接入交换机的上联端口，通过该上联端口转发至汇聚交换机，具体地，所述上联端口将所述用户报文发送至下一个上联端口，依次如此执行，直至转发至汇聚交换机。
当系统中只有一个接入交换机和汇聚交换机相连接组成环网时，接入交换机的上联端口将用户报文直接发送至汇聚交换机；
或者系统中有多个接入交换机时，与汇聚交换机直接相连的接入交换机的上联端口所接收的用户报文，通过该上联端口将用户报文发送至汇聚交换机。
当系统中有多个接入交换机时，且存在不少于一个接入交换机不直接与汇聚交换机相连接，此时，
不直接与汇聚交换机相连接的接入交换机的上联端口将用户报文先发送至与该接入交换机上联端口相连接的不同属一个接入交换机的下联端口，再由所述下联端口发送至与所述下联端口所属同一个接入交换机的下一个上联端口。本实施例中，本实施例中的接入交换机，接入交换机之间通过互连端口连接，互连端口包括上联端口和下联端口，下联端口不直接接收来自用户端口的用户报文。
下联端口可以接收来自其他不同属一个接入交换机的上联端口的用户报文，并将该用户报文发送至与该下联端口所属同一个接入交换机的上联端口，如此传递，直至传递至汇聚交换机。
步骤15、汇聚交换机主出口端接收接入交换机从用户端口接收的并从所述上联端口发送的用户报文。
另外，当一个汇聚交换机以及多个接入交换机组成环网中，其中两个接入交换机之间的链路断开，如图4所示，列车上的车头无线发送器AP-D2和车尾的无线发送器AP-D1；与轨道中的无线接收器AP-S2、AP-S3相互通信，同时无线接收器AP-S2、AP-S3分别接入的1号接入交换机，和2号接入交换机，1号接入交换机、2号接入交换机以及3号接入交换机与1号汇聚交换机形成环网，现由于某些原因，导致其中1号和2号接入交换机之间的环路断开。
此时汇聚交换机主出口端发送第一探测报文，但是汇聚交换机副出口端不能收到第一探测报文，当汇聚交换机副出口端在设定的时间阈值内未收到所述第一探测报文，时间阈值的设定根据不同的网络环境配置不同的来确定：环网大，配置的时间阈值大，环网小，配置的时间阈值小，配置时间阈值时需要充分考虑到防止网络的频繁抖动。在设定的时间阈值内，副出口端未收到第一探测报文，则认为接入交换机间链路断开，由副出口端发送第二探测报文。如图5所示，具体步骤如下：
步骤21、当汇聚交换机副出口端在设定的时间阈值内未收到所述第一探测报文，所述副出口端发送第二探测报文时，将接入交换机的用户端口接收的用户报文发送至更新后的上联端口；其中，所述第二探测报文由汇聚交换机副出口端发送；
本实施例中，在步骤12中，在接入交换机已设置上联端口，视为原上联端口，由于两个接入交换机之间的链路断开，副出口端未收到第一探测报文，此时副出口端发送第二探测报文，更新接入交换机的上联端口，将接入交换机中接收到第二探测报文的端口更新为上联端口。
步骤22、将接入交换机的用户端口接收的用户报文发送至更新后的上联端口；
步骤23、所述上联端口将所述用户报文发送至汇聚交换机；汇聚交换机主出口端接收所述接入交换机从用户端口接收的并从所述上联端口发送的用户报文。
在接入交换机上，接入交换机的上联端口将所述用户报文发送至汇聚交换机包括两种情况，所述上联端口将所述用户报文直接发送至汇聚交换机；或，所述上联端口将所述用户报文发送至下一个接入交换机的上联端口，通过该上联端口转发至汇聚交换机，具体地，所述上联端口将所述用户报文发送至下一个上联端口，依次如此执行，直至转发至汇聚交换机。
当系统中只有一个接入交换机和汇聚交换机相连接组成环网时，接入交换机的上联端口将用户报文直接发送至汇聚交换机；
或者系统中有多个接入交换机时，与汇聚交换机直接相连的接入交换机的上联端口所接收的用户报文，通过该上联端口将用户报文发送至汇聚交换机。
当系统中有多个接入交换机时，且存在不少于一个接入交换机不直接与汇聚交换机相连接，此时，
不直接与汇聚交换机相连接的接入交换机的上联端口将用户报文先发送至与该接入交换机上联端口相连接的不同属一个接入交换机的下联端口，再由所述下联端口发送至与所述下联端口所属同一个接入交换机的下一个上联端口。本实施例中，本实施例中的接入交换机，接入交换机之间通过互连端口连接，互连端口包括上联端口和下联端口，下联端口不直接接收来自用户端口的用户报文。
下联端口可以接收来自其他不同属一个接入交换机的上联端口的用户报文，并将该用户报文发送至与该下联端口所属同一个接入交换机的上联端口，如此传递，直至传递至汇聚交换机。
步骤24、汇聚交换机主出口端接收接入交换机从用户端口接收的并从所述上联端口发送的用户报文。
实施例二
该实施例提供了一种轨道交通网络系统防止环路的系统，其具体实现结构如图6所示，具体可以包括如下的汇聚交换机61、接入交换机62；
汇聚交换机61，包括：主出口模块611和副出口模块612；其中，
主出口模块611：其用于发送第一探测报文，以使接入交换机将接收到第一探测报文的端口设置为上联端口；
主出口模块还用于接收所述接入交换机从用户端口接收的并从所述上联端口发送的用户报文；
副出口模块612：其用于当收到所述第一探测报文时，保持阻断状态；
副出口模块还用于当在设定的时间阈值内未收到所述第一探测报文时，发送第二探测报文，以使接入交换机将接收到第二探测报文的端口更新为上联端口；
副出口模块还用于接收所述接入交换机从用户端口接收的并从所述更新后上联端口发送的用户报文。
接入交换机62，包括：设置模块621、中转模块622、发送模块623以及更新模块624；其中，
设置模块621：其用于将接收到第一探测报文的端口设置为上联端口，其中，所述第一探测报文由汇聚交换机主出口端发送；
中转模块622：其用于将接入交换机的用户端口接收的用户报文发送至所述上联端口；
发送模块623：其用于使所述上联端口将所述用户报文发送至汇聚交换机；
所述发送模块具体用于使所述上联端口将所述用户报文发送至下一个接入交换机的上联端口，通过该上联端口转发至汇聚交换机。
更新模块624：其用于当汇聚交换机副出口端在设定的时间阈值内未收到所述第一探测报文，所述副出口端发送第二探测报文时，将接入交换机中接收到第二探测报文的端口更新为上联端口。
用本发明实施例的装置进行轨道交通网络系统的防止环路的具体过程与前述方法实施例类似，此处不再赘述。
综上所述，本发明实施例通过将接入交换机中接收到第一探测报文的端口设置为上联端口，其中，所述第一探测报文由汇聚交换机主出口端发送；将接入交换机的用户端口接收的用户报文发送至所述上联端口；所述上联端口将所述用户报文发送至汇聚交换机。智能的进行环网的流量控制，解决了使用出口方向访问控制列表来控制报文流，防止环路的问题，减少了第一次部署的工作量，同时解决了在更换网关设备时，需要调整整个环网所有设备访问控制列表的问题，极大的减少了维护的工作量。其次，通过智能的控制报文流的走向，不会让无用的报文泛洪到其他的链路上，极大的增加的带宽的利用率，同时减少了设备受到报文攻击的可能，增加了网络的稳定性。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种轨道交通网络防止环路的方法，其特征在于，包括：
汇聚交换机主出口端发送第一探测报文，以使接入交换机将接收到第一探测报文的端口设置为上联端口；
汇聚交换机主出口端接收所述接入交换机从用户端口接收的并从所述上联端口发送的用户报文；
当汇聚交换机副出口端收到所述第一探测报文，所述副出口端保持阻断状态；
当汇聚交换机副出口端在设定的时间阈值内未收到所述第一探测报文时，所述副出口端发送第二探测报文，以使接入交换机将接收到第二探测报文的端口更新为上联端口；
汇聚交换机副出口端接收所述接入交换机从用户端口接收的并从所述更新后上联端口发送的用户报文。
2.一种轨道交通网络防止环路的方法，其特征在于，包括：
将接入交换机中接收到第一探测报文的端口设置为上联端口，其中，所述第一探测报文由汇聚交换机主出口端发送；
将接入交换机的用户端口接收的用户报文发送至所述上联端口；
当汇聚交换机副出口端在设定的时间阈值内未收到所述第一探测报文，所述副出口端发送第二探测报文时，将接入交换机中接收到第二探测报文的端口更新为上联端口；
所述上联端口将所述用户报文发送至所述汇聚交换机。
3.根据权利要求2所述的一种轨道交通网络防止环路的方法，其特征在于，所述上联端口将所述用户报文发送至汇聚交换机，包括：
所述上联端口将所述用户报文发送至下一个接入交换机的上联端口，通过该上联端口转发至所述汇聚交换机；
所述上联端口将所述用户报文发送至下一个接入交换机的上联端口具体为：
接入交换机的上联端口将用户报文先发送至于该接入交换机上联端口相连接的不同属一个接入交换机的下联端口，再由所述下联端口发送至所述下联端口所属同一个接入交换机的下一个上联端口。
4.一种汇聚交换机，其特征在于，包括：主出口模块和副出口模块，其中，
主出口模块：其用于发送第一探测报文，以使接入交换机将接收到第一探测报文的端口设置为上联端口；
主出口模块还用于接收所述接入交换机从用户端口接收的并从所述上联端口发送的用户报文；
副出口模块：其用于当收到所述第一探测报文时，保持阻断状态；，
所述副出口模块还用于当在设定的时间阈值内未收到所述第一探测报文时，发送第二探测报文，以使接入交换机将接收到第二探测报文的端口更新为上联端口；
所述副出口模块还用于接收所述接入交换机从用户端口接收的并从所述更新后上联端口发送的用户报文。
5.一种接入交换机，其特征在于，包括：设置模块、中转模块以及发送模块，其中，
设置模块：其用于将接收到第一探测报文的端口设置为上联端口，其中，所述第一探测报文由汇聚交换机主出口端发送；
中转模块：其用于将接入交换机的用户端口接收的用户报文发送至所述上联端口；
发送模块：其用于使所述上联端口将所述用户报文发送至所述汇聚交换机；
所述接入交换机，还包括：
更新模块：其用于当汇聚交换机副出口端在设定的时间阈值内未收到所述第一探测报文，所述副出口端发送第二探测报文时，
将接入交换机中接收到第二探测报文的端口更新为上联端口。
6.根据权利要求5所述的一种接入交换机，其特征在于，
所述发送模块具体用于使所述上联端口将所述用户报文发送至下一个接入交换机的上联端口，通过该上联端口转发至所述汇聚交换机。
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