CN105472486A - 一种pon接入系统防止路由环路的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PON接入系统防止路由环路的处理方法，包括：区分定义用户侧VLAN和网络侧VLAN，将连接PON接入系统与终端设备的线卡的槽位口添加到用户侧VLAN，设置属性为downlink；将连接PON接入系统与上联设备的上联盘端口添加到网络侧VLAN，设置属性为uplink；遍历用户侧VLAN对应的所有IP地址，逐一下发以该IP地址为目的地址、下一跳为CPU口的网段路由到交换芯片，并保存该配置信息；从网络侧发送到用户侧终端设备的数据报文按照路由优先级顺序进行路由匹配转发，当匹配不到直连路由时，匹配对应的网段路由，将该数据报文发送到CPU口直接丢弃。本发明解决了路由协议双上联组网场景下的路由环路问题，完全消除了数据链路拥塞，且实现简单、容易操作，实用性好。

Description

一种PON接入系统防止路由环路的处理方法

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种PON接入系统防止路由环路的处理方法。

背景技术

PON接入系统为接入网与汇聚层交界过渡设备，如图1所示，为路由协议的双上联场景组网示意图，可见，PON接入系统的网络设备层次关系清晰，其下为用户接入网络(简称用户侧)，用户侧与终端设备直接相连；其上为运营商核心传输网络(简称网络侧)，由各种交换设备和路由设备组成。

随着PON接入系统的发展，其在整个网络中正担负着更多的角色，其所拥有的功能越来越多，例如PON接入系统具备三层交换机或者路由器的三层业务功能，在一些运营商网络中发挥边缘路由器的作用。

在三层业务功能里，三层数据报文基于IP地址、依靠由路由协议或配置的静态路由所下发的路由表进行转发，在路由协议里，路由表是三层数据转发的依据，而路由表中的每一条目都被看作是一个路由，路由共分为如下三种类别：

(1)、直连路由，也叫主机路由，通常用于将自定义路由创建到特定主机以控制或优化网络通信；

(2)、网段路由，其为提供到网际网络中特定网络ID的路由；

(3)、默认路由，它是一种特殊的静态路由,指的是当路由表中与数据包的目的地址没有匹配的表项时，路由器能够做出的选择。

而以上几种路由中，当目的IP为同一网段时，直连路由的优先级最高，网段路由次之，默认路由优先级最低。

目前，在一些运营商的业务组网中，路由协议的双上联组网场景凭借其依赖路由协议进行计算、能够根据路由协议自动切断，已成为运营商保障网络稳定性、为用户提供稳定服务的一种有效方法。而在路由协议的双上联场景下，PON接入系统和其上联设备之间组成环网，如图1所示，当用户侧的终端设备A由于掉电等因素异常下线时，导致与其相连接的PON接入系统上的直连路由老化，而此时PON接入系统网络侧的终端设备C仍然在向终端设备A发送数据报文，该数据报文的目的IP为终端设备A的IP地址，由于在PON接入系统上找不到目的IP地址，匹配不到直连路由和网段路由，该数据报文直接走默认路由，造成数据报文在PON接入系统和上连设备之间来回转发，形成路由环路，对数据链路造成拥塞，占用有限的网络带宽。而当前防止路由环路的主要措施为通过定义IP报文的生存时间(TTL)最大值来纠错，例如在OSPF协议中，IP报文的TTL值为最大度量值16，由于该方案主要是针对交换机和路由器路由环回的技术，而路由器或交换机的软、硬件架构和PON接入设备有很大的差别，因此，这种防止路由环路的方案并不能完全适用于PON接入系统，其应用于PON接入系统的局限在于：报文在设备之间仍然会进行打转，只有当跳数达到一定程度时，即数据报文的TTL(生存周期)为0，才会被丢弃，以至于在一定程度上仍然会对数据链路造成拥塞，对设备的性能和带宽产生影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有防止路由环路的方案应用于PON接入系统存在局限性，在数据报文TTL内，其仍然在PON接入系统与上联设备之间打转，并不能完全解决路由环路对数据链路造成拥塞和对设备的性能和带宽的消极影响的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种PON接入系统防止路由环路的处理方法，包括以下步骤：

步骤100、将PON接入系统上的VLAN区分定义为用户侧VLAN和网络侧VLAN，将用户侧连接PON接入系统与终端设备的线卡的槽位口添加到用户侧VLAN，并设置其VLAN方向属性为downlink；将网络侧连接PON接入系统与上联设备的上联盘端口添加到网络侧VLAN，并设置其VLAN方向属性为uplink；

步骤200、遍历用户侧VLAN对应的所有IP地址，并基于用户侧VLAN逐一下发以该IP地址为目的地址、下一跳为CPU口的网段路由到交换芯片，并保存该配置信息保存到数据库；

步骤300、在上联端口，从网络侧发送到用户侧终端设备的数据报文按照路由优先级顺序进行路由匹配转发，当匹配不到直连路由时，匹配与数据报文目的地址对应的网段路由，将该数据报文发送到CPU口直接丢弃。

在上述方法中，在匹配对应的路由进行转发时，路由优先级顺序为：直连路由优先级最高，网段路由次之，默认路由最低。

在上述方法中，步骤300具体包括以下步骤：

步骤301、在上联端口，PON接入系统的交换芯片接收数据报文；

步骤302、判断该数据报文是否为三层转发，如果是，则执行步骤305；否则执行步骤303；

步骤303、基于VLAN和目的MAC地址查找匹配端口，如果找到，执行步骤304，否则丢弃该报文，执行步骤310；

步骤304、将数据报文从指定端口发送出去，然后执行步骤310；

步骤305、基于数据报文的目的地址，遍历交换芯片的路由转发表，判断是否存在与该目的地址对应的直连路由，如果存在执行步骤306；否则执行步骤307；

步骤306、根据路由转发表将数据报文发送到指定终端设备，然后执行步骤310；

步骤307、基于数据报文的目的地址,遍历网段路由表，判断是否存在对应的网段路由，如果存在，则执行步骤308；否则执行步骤309；

步骤308、数据报文直接匹配到网段路由，将数据报文转发到CPU口，直接丢弃，然后执行步骤310；

步骤309、匹配到默认路由，将数据报文发送到网络侧上联端口的另外一个端口；

步骤310、结束程序。

在上述方法中，将PON接入系统上的VLAN区分定义为用户侧VLAN和网络侧VLAN通过VLAN聚合实现。

在上述方法中，将PON接入系统上的VLAN区分定义为用户侧VLAN和网络侧VLAN具体包括以下步骤：

在PON接入系统上分别创建VLAN聚合super-vlan1、super-vlan2和super-vlan3，并分别配置IP地址；

对于用户侧VLAN，将线卡的槽位口添加到super-vlan3的子网sub-vlanVLAN300；

对于网络侧VLAN，将两个上联端口分别添加到super-vlan1的子网sub-vlanVLAN100和super-vlan2的子网sub-vlanVLAN200。

在上述方法中，当重启PON接入系统时，直接基于用户侧VLAN,遍历所在VLAN聚合内的所有IP地址，逐一下发以该地址为目的地址、下一跳为CPU口的网段路由到交换芯片。

本发明通过对用户侧VLAN和网络侧VLAN进行区分,并对用户侧VLAN对应的所有IP地址配置下发一条网段路由到交换芯片，解决了路由协议双上联组网场景下的路由环路问题，将无法转发到目的地址的数据报文转发到CPU口直接丢弃，在数据报文TTL内，也不会出现短暂的路由环路，突破了现有防止路由环路的方案的局限性，完全消除了路由环路对数据链路造成拥塞和对设备的性能和带宽的消极影响，不仅实现简单、容易操作，而且具备很好的实用性；同时，本发明还将相应的配置信息保存到数据库，以支持配置恢复，确保系统重启后该方法继续有效。

附图说明

图1为路由协议的双上联场景组网示意图；

图2为本发明提供的一种PON接入系统防止路由环路的处理方法流程图；

图3为本发明中步骤300的流程图。

具体实施方式

为了解决在路由协议的双上联场景组网下数据报文在PON接入系统和上联设备之间打转，导致路由环路的问题，本发明充分考虑PON接入系统的硬件和软件架构特点，并结合PON接入系统的三层路由功能实现方案，对设备上的所有VLAN的方向进行区分，将其分为用户侧VLAN和网络侧VLAN，再基于用户侧VLAN对应的IP地址为目的地址，设其下一跳为CPU口0，直接下发一条网段路由到交换芯片，数据报文匹配到网段路由进行处理，即使数据报文的TTL不为0时，依然可以将该数据报文由CPU直接进行丢弃，防止出现路由环路，完全避免链路拥塞。

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明做出详细的说明。

如图2所示，本发明提供的一种PON接入系统防止路由环路的处理方法，该方法应用于如图1所示的路由协议的双上联场景组网，具体包括以下步骤：

步骤100、对PON接入系统上的所有VLAN进行区分，并定义为用户侧VLAN和网络侧VLAN，将用户侧连接PON接入系统与终端设备的线卡的槽位口添加到用户侧VLAN，设置用户侧VLAN的VLAN方向属性为downlink(下行)；将网络侧连接PON接入系统与上联设备的上联盘端口添加到网络侧VLAN，设置网络侧VLAN的VLAN方向属性为uplink。

步骤200、遍历所有用户侧VLAN对应的所有IP地址，并基于用户侧VLAN逐一下发以该IP地址为目的地址、下一跳为CPU口的网段路由到交换芯片，并保存该配置信息保存到数据库，与普通的网段路由不同的是，下一跳为CPU口的网段路由，是对已有的路由管理模块功能的一种扩展，以确保从网络侧发送到终端设备的数据报文，在匹配不到对应的直连路由时，能够匹配到网段路由，将其转发到CPU口。

步骤300、在上联端口，从网络侧发送到用户侧终端设备的数据报文按照路由优先级顺序进行路由匹配转发，当在上联端口匹配不到对应的直连路由时，匹配与数据报文目的地址对应的网段路由，将该数据报文发送到CPU口直接丢弃，其中，在匹配对应的路由进行转发时，路由优先级顺序为：直连路由优先级最高，网段路由次之，默认路由最低。

需要说明的是，为了实现本发明方案，在本发明中，PON接入系统支持对用户侧VLAN配置数据设置downlink属性，以及下发下一跳为CPU口的网段路由，并在数据库保存这些配置数据，并在系统重启后，支持配置恢复。

在本发明中，如图3所示，步骤300具体包括以下步骤：

步骤301、在上联端口，PON接入系统的交换芯片接收数据报文；

步骤302、判断该数据报文是否为三层转发，如果是，则执行步骤305；否则执行步骤303；

步骤303、基于VLAN和目的MAC地址查找匹配端口，如果找到，执行步骤304，否则丢弃该报文，执行步骤310；

步骤304、将数据报文从指定端口发送出去，然后执行步骤310；

步骤305、基于数据报文的目的地址，遍历交换芯片的路由转发表，判断是否存在与该目的地址对应的直连路由，如果存在执行步骤306；否则执行步骤307；

步骤306、根据路由转发表将数据报文发送到指定ONU(终端设备)，然后执行步骤310；

步骤307、如果不存在直连路由，表明目的地址对应的终端设备由于掉电等原因异常下线，导致对应的直连路由被删除，在双上联场景下将发生路由环路，此时，基于数据报文的目的地址，遍历网段路由表，判断是否存在对应的网段路由，如果存在，则执行步骤308；否则执行步骤309；

步骤308、本发明由于每个用户侧VLAN对应的IP地址都存在通过配置手动下发的目的IP为数据报文的网段路由，此时，该数据报文直接匹配到该网段路由，并进行路由转发，避免了数据报文通过默认路由转发，防止了网络环路的发生；而PON接入系统的CPU只负责处理协议报文，并通过向交换芯片注册指定类型的接收报文的钩子函数，交换芯片在接收到协议报文后，如果存在该类型报文的钩子函数，则将该数据报文送到CPU进行处理；对于本发明涉及的数据报文，由于其不是协议报文，业务模块不存在对应的钩子函数，而其下一跳为CPU口，对于这种类型的数据报文，交换芯片直接进行丢弃处理，然后执行步骤310；

步骤309、匹配到默认路由，将数据报文发送到网络侧上联端口的另外一个端口，发生路由环路；

步骤310、结束程序。

下面以图1为实施例，对本发明的实现进行详细说明。

为了节约IP地址资源，本发明通过VLAN聚合(VLANAggregation)对PON接入系统上的所有VLAN进行区分，即在PON接入系统上分别创建super-vlan(VLAN聚合)1、super-vlan2和super-vlan3，并分别配置IP地址，再将两个上联端口分别添加到super-vlan1的sub-vlan(子网)VLAN100和super-vlan2的sub-vlanVLAN200(网络侧VLAN)，两个上联端口IP地址分别为IP为1.1.1.10和IP为2.2.2.20；将用户侧线卡的槽位口添加到super-vlan3(用户侧VLAN)sub-vlanVLAN300；设置用户侧VLAN300属性为downlink,并遍历该VLAN300所在super-vlan的所有IP地址，逐一下发以该IP地址为目的地址、下一跳为CPU口的网段路由到交换芯片。

PON接入系统开启路由协议，并配置网络宣告等，在默认情况下PON接入系统上存在目的地址为0.0.0.0，下一跳分别为1.1.1.100和2.2.2.200的默认路由。

当终端设备A在线时，由于其与PON接入系统直连，并且在同一网段，PON接入系统上生成目的地址为3.3.3.30的直连路由，从网络侧的终端设备C往目的地址3.3.3.30发送数据报文，按优先级，首先匹配到直连路由，PON接入系统直接将报文转发到终端设备。

当终端设备A因掉电等因素下线时，PON接入系统上存在的直连路由随着ARP表项老化而被删除，从PON接入系统网络侧发送目的地址为3.3.3.30的数据报文，当报文匹配直连路由时，而由于直连路由不存在，匹配失败；

在没有基于用户侧的VLAN300下发的一个网段路由时，将匹配默认路由，当接收数据报文的上联端口IP为1.1.1.10时默认路由为2.2.2.200；当接收数据报文的上联端口IP为2.2.2.20时默认路由为1.1.1.100，发生路由环路。

在存在基于用户侧的VLAN300下发的一个网段路由时，查找匹配的网段路由，由于PON接入系统上存在基于用户侧的VLAN300下发的一个网段路由，目的IP地址为3.3.3.3，下一跳为0(CPU口)，而3.3.3.30和3.3.3.3在同一网段，数据报文将发送给网关3.3.3.3，此时数据报文匹配到网络路由，直接将数据报文发送到CPU口，由交换芯片丢弃该下一跳为CPU口的数据报文，完全避免了路由环路的发生。

在本发明中，由于在步骤200中已经对基于用户侧VLAN300下发的网段路由进行了保存，当重启PON接入系统时，直接基于用户侧的VLAN300,遍历300所在super-vlan的所有IP地址，逐一下发以该地址为目的IP，下一跳为CPU口的网段路由。

综上所述，本发明的实现需要配置管理模块、路由管理模块和交换芯片一起来实现。其中，PON接入系统上的VLAN方向配置和网段路由的下发由VLAN相关配置模块来实现，路由管理模块提供下发网络路由软件表项的接口函数，交换芯片提供下发到硬件的网段路由接口，并支持对下一跳为CPU口的数据报文的特殊处理。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种PON接入系统防止路由环路的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤100、将PON接入系统上的VLAN区分定义为用户侧VLAN和网络侧VLAN，将用户侧连接PON接入系统与终端设备的线卡的槽位口添加到用户侧VLAN，并设置其VLAN方向属性为downlink；将网络侧连接PON接入系统与上联设备的上联盘端口添加到网络侧VLAN，并设置其VLAN方向属性为uplink；

步骤200、遍历用户侧VLAN对应的所有IP地址，并基于用户侧VLAN逐一下发以该IP地址为目的地址、下一跳为CPU口的网段路由到交换芯片，并保存该配置信息保存到数据库；

步骤300、在上联端口，从网络侧发送到用户侧终端设备的数据报文按照路由优先级顺序进行路由匹配转发，当匹配不到直连路由时，匹配与数据报文目的地址对应的网段路由，将该数据报文发送到CPU口直接丢弃。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在匹配对应的路由进行转发时，路由优先级顺序为：直连路由优先级最高，网段路由次之，默认路由最低。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤300具体包括以下步骤：

步骤301、在上联端口，PON接入系统的交换芯片接收数据报文；

步骤302、判断该数据报文是否为三层转发，如果是，则执行步骤305；否则执行步骤303；

步骤303、基于VLAN和目的MAC地址查找匹配端口，如果找到，执行步骤304，否则丢弃该报文，执行步骤310；

步骤304、将数据报文从指定端口发送出去，然后执行步骤310；

步骤305、基于数据报文的目的地址，遍历交换芯片的路由转发表，判断是否存在与该目的地址对应的直连路由，如果存在执行步骤306；否则执行步骤307；

步骤306、根据路由转发表将数据报文发送到指定终端设备，然后执行步骤310；

步骤307、基于数据报文的目的地址,遍历网段路由表，判断是否存在对应的网段路由，如果存在，则执行步骤308；否则执行步骤309；

步骤308、数据报文直接匹配到网段路由，将数据报文转发到CPU口，直接丢弃，然后执行步骤310；

步骤309、匹配到默认路由，将数据报文发送到网络侧上联端口的另外一个端口；

步骤310、结束程序。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将PON接入系统上的VLAN区分定义为用户侧VLAN和网络侧VLAN通过VLAN聚合实现。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，将PON接入系统上的VLAN区分定义为用户侧VLAN和网络侧VLAN具体包括以下步骤：

在PON接入系统上分别创建VLAN聚合super-vlan1、super-vlan2和super-vlan3，并分别配置IP地址；

对于用户侧VLAN，将线卡的槽位口添加到super-vlan3的子网sub-vlanVLAN300；

对于网络侧VLAN，将两个上联端口分别添加到super-vlan1的子网sub-vlanVLAN100和super-vlan2的子网sub-vlanVLAN200。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当重启PON接入系统时，直接基于用户侧VLAN,遍历所在VLAN聚合内的所有IP地址，逐一下发以该地址为目的地址、下一跳为CPU口的网段路由到交换芯片。