CN110601919A - 一种环回检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环回检测方法及系统，涉及网络传输技术领域，本发明设备的各端口具备发送和接收环回检测帧的功能，设备通过接收环回检测帧，判断当前网络中是否有环回问题的出现，且能够在无外部操作的情况下，及时做出环回端口的阻塞处理，避免网络中的环回影响现有网络的数据信息传输，消除网络中环回引起的广播风暴影响。

Description

一种环回检测方法及系统

技术领域

本发明涉及网络传输技术领域，具体涉及一种环回检测方法及系统。

背景技术

在网络组网的过程，对于规模达到一定程度的局域网，使用交换功能的端口的数量则会非常庞大，这些端口在进行相互连接时容易造成网络环路，从而引发网络环路故障。网络环路故障会造成数据通信包在网络传输通道中反复不停进行转发，最终形成广播风暴，网络环路引起的实质问题就是广播风暴，在同一个网段内的端口均会因为广播风暴的存在而出现问题，广播风暴会占用大量网络带宽，导致正常运行业务质量下降，甚至出现彻底瘫痪至死机。在电信运营商和企业网络中，环路问题一直是导致网络质量下降甚至瘫痪的主要问题，环路问题导致的数据通信的丢失和延时给电信运营商和企业都会造成很大的经济损失。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种环回检测方法及系统，对网络中是否有环回问题进行判断，并及时做出环回端口的阻塞处理，避免网络中的环回影响现有网络的数据信息传输。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种环回检测方法，包括以下步骤：

网络中设备任一端口向网络发出环回检测帧；

网络中设备任一端口收到数据帧时，根据帧类型字节判断是否为环回检测帧；若为环回检测帧，根据环回检测帧的内容，判定是否形成环回端口，并对环回端口进行处理。

在上述方案的基础上，所述环回检测帧包括帧类型字节、设备节点数目字节、设备标识字节和设备端口号字节；

所述帧类型字节用于表明当前数据帧的帧类型为环回检测帧类型；

所述设备节点数目字节用于记录环回检测帧经过的设备个数；

所述设备标识字节用于记录设备的MAC地址；

所述设备端口号字节用于记录发送该环回检测帧的端口的端口号。

在上述方案的基础上，所述根据环回检测帧的内容，判定是否形成环回端口，并对环回端口进行处理，具体包括以下步骤：

根据设备标识字节判断环回检测帧是否为本设备发出的；

若不是本设备发出的，则将设备节点数值加一，写入设备节点数目字节中，在设备标识字节加入本设备的MAC，在设备端口号字节中加入本端口号，将该环回检测帧转发至网络；

若是本设备发出的，则提取环回检测帧中的设备端口号字节，将该端口与发包端口判定为环回端口，在该端口处终结该环回检测帧；将该端口与发包端口的端口号数值进行比较，将端口号数值大的端口设置为阻塞端口，将端口号小的端口设置为转发端口。

在上述方案的基础上，所述根据环回检测帧的内容，判定是否形成环回端口，并对环回端口进行处理，还包括以下步骤：将端口号数值大的端口设置为阻塞端口，将端口号小的端口设置为转发端口后，每隔设定时间作一次判断，并连续判断设定次数，若转发端口均未收到本设备发出的环回检测帧，将阻塞端口更改为转发端口。

在上述方案的基础上，所述根据设备标识字节判断环回检测帧是否为本设备发出的，具体包括以下步骤：

依次读取设备标识字节内容，判断是否有本设备的MAC地址，若设备标识字节中存在本设备的MAC，则认为是本设备发出的环回检测帧。

本发明还提供一种环回检测系统，网络中各设备中均设有所述系统，包括：

发送模块，其用于：通过本设备任一端口向网络发出环回检测帧；

接收模块，其用于：本设备任一端口收到数据帧时，根据帧类型字节判断是否为环回检测帧，转至环回检测模块处理；

环回检测模块，其用于：收到环回检测帧时，根据环回检测帧的内容，判定是否形成环回端口，并对环回端口进行处理。

在上述方案的基础上，所述环回检测帧包括帧类型字节、设备节点数目字节、设备标识字节和设备端口号字节；

所述帧类型字节用于表明当前数据帧的帧类型为环回检测帧类型；

所述设备节点数目字节用于记录环回检测帧经过的设备个数；

所述设备标识字节用于记录设备的MAC地址；

所述设备端口号字节用于记录发送该环回检测帧的端口的端口号。

在上述方案的基础上，所述环回检测模块具体用于：

根据设备标识字节判断环回检测帧是否为本设备发出的；

若不是本设备发出的，则将设备节点数值加一，写入设备节点数目字节中，在设备标识字节加入本设备的MAC，在设备端口号字节中加入本端口号，将该环回检测帧转发至网络；

若是本设备发出的，则提取环回检测帧中的设备端口号字节，将该端口与发包端口判定为环回端口，在该端口处终结该环回检测帧；将该端口与发包端口的端口号数值进行比较，将端口号数值大的端口设置为阻塞端口，将端口号小的端口设置为转发端口。

在上述方案的基础上，所述环回检测模块具体还用于：将端口号数值大的端口设置为阻塞端口，将端口号小的端口设置为转发端口后，每隔设定时间作一次判断，并连续判断设定次数，若转发端口均未收到本设备发出的环回检测帧，将阻塞端口更改为转发端口。

在上述方案的基础上，所述环回检测模块根据设备标识字节判断环回检测帧是否为本设备发出的，具体包括以下步骤：

依次读取设备标识字节内容，判断是否有本设备的MAC地址，若设备标识字节中存在本设备的MAC，则认为是本设备发出的环回检测帧。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明设备的各端口具备发送和接收环回检测帧的功能，设备通过接收环回检测帧，判断当前网络中是否有环回问题的出现，且能够在无外部操作的情况下，及时做出环回端口的阻塞处理，避免网络中的环回影响现有网络的数据信息传输，消除网络中环回引起的广播风暴影响。

附图说明

图1为本发明实施例的环回检测方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的环回检测方法中环回检测帧的组成示意图；

图3为本发明实施例的环回检测方法的接收端处理的流程图；

图4为本发明实施例的环回检测方法的环回端口处理的流程图；

图5为本发明实施例的设有环回检测系统的设备的框架示意图；

图6为本发明实施例的环回检测系统的设备的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

参见图1所示，本发明实施例提供一种环回检测方法，包括以下步骤：

S1、网络中设备任一端口向网络发出环回检测帧；

S2、网络中设备任一端口收到数据帧时，根据帧类型字节判断是否为环回检测帧；

S3、若为环回检测帧，根据环回检测帧的内容，判定是否形成环回端口，并对环回端口进行处理。否则，返回步骤S2等待接收下一数据帧。

优选的，本发明实施例的环回检测方法通过设置于设备中的FPGA芯片实现，实施简单，成本低，容易实现，并且对FPGA后续的功能模块(特别是有交换处理的数据模块)无任何影响，对设备的正常数据信息传送接收无任何影响，该方法在软件逻辑的实现上，可靠性强，无需添加任何相关的协议与数据信息。

作为优选的实施方式，参见图2所示，环回检测帧包括帧类型字节、设备节点数目字节、设备标识字节和设备端口号字节；环回检测帧还包括保留字节和CRC校验字节。

帧类型字节用于表明当前数据帧的帧类型为环回检测帧类型；

设备节点数目字节用于记录环回检测帧经过的设备个数；

设备标识字节用于记录设备的MAC地址；

设备端口号字节用于记录发送该环回检测帧的端口的端口号。

当环回检测帧在网络设备的任意一个端口第一次发出时，设备的FPGA会自动在该数据帧的帧类型字节填写值＝01-80-C2-FF-FF-F1，表明当前数据帧的帧类型为环回检测帧类型，并将节点数目字节填写值＝01，表示该数据帧在网络中还是由一个端口第一次发出。在设备标识字节填写值为设备MAC地址，设备MAC地址具有全网唯一性的特点，不会与网络中其他设备重复，在设备端口号字节中填写为发送数据帧端口号，将填写好的数据帧发送至网络中。判断该数据帧是否为环回检测帧的依据为：判断数据帧的帧类型字节是否为环回检测数据帧类型，即帧类型字节值是否等于01-80-C2-FF-FF-F1。

作为优选的实施方式，根据环回检测帧的内容，判定是否形成环回端口，并对环回端口进行处理，具体包括以下步骤：

根据设备标识字节判断环回检测帧是否为本设备发出的；

若不是本设备发出的，则将设备节点数值加一，写入设备节点数目字节中，在保留字节后的设备标识字节加入本设备的MAC，在设备端口号字节中加入本端口号，将该环回检测帧转发至网络；

若是本设备发出的，则提取环回检测帧中的设备端口号字节，将该端口与发包端口判定为环回端口，在该端口处终结该环回检测帧，将该端口与发包端口的端口号数值进行比较，将端口号数值大的端口设置为阻塞端口，将端口号小的端口设置为转发端口。

作为优选的实施方式，根据环回检测帧的内容，判定是否形成环回端口，并对环回端口进行处理，还包括以下步骤：将端口号数值大的端口设置为阻塞端口，将端口号小的端口设置为转发端口后，每隔设定时间作一次判断，并连续判断设定次数，若转发端口均未收到本设备发出的环回检测帧，将阻塞端口更改为转发端口，恢复正常接收业务数据帧。

作为优选的实施方式，根据设备标识字节判断环回检测帧是否为本设备发出的，具体包括以下步骤：

依次读取设备标识字节内容，判断是否有本设备的MAC地址，若设备标识字节中存在本设备的MAC，则认为是本设备发出的环回检测帧。

如图3所示，按照图2规则定义的环回检测帧，本发明实施例中设备在主端口发送环回检测帧后，任意从端口接收端的处理流程如下：

在任意端口接收到数据帧时，会首先通过环回检测帧类型字节判断是否为环回检测帧，若为环回检测帧，则判断其设备节点数目字节是否为第一个端口发出的环回检测帧。

如果是第一个端口发出时，则按照环回检测帧组帧规则，依次读取设备标识字节内容，判断是否有本设备的MAC地址。如果设备标识字节中存在本设备的MAC，则认为是本设备发出的环回检测帧。

如果不是第一个端口发出时，设备节点数目越大，说明该环回检测帧通过的网络端口越多，然后按照环回检测帧组帧规则，依次读取设备标识字节内容，判断是否有本设备的MAC地址。如果设备标识字节中存在本设备的MAC，则认为是本设备发出的环回检测帧。

如果不是本设备发出的，则将设备节点数值加一，然后写入设备节点数字节中，再在保留字节后的设备标识字节加入本设备的MAC，在端口号字节中加入本端口号，然后将该环回检测帧转发至网络。

如果是本设备发出的，则提取环回检测帧中的端口号字节，判断此端口与发包端口为环回端口，在此端口处终结该环回检测帧，进行环回端口处理。

环回端口处理的规则按照图4所示处理，具体操作为：比较产生环回两个端口的端口号，处于转发状态的端口，如果收到本端口所发出的环回检测帧，立即将该端口设置为阻塞端口。否则将端口号数值大的端口设置为阻塞端口，端口号小的端口设置为转发端口。转发端口每5秒作一次判断，连续判断3次，连续15秒没有收到本设备的环回检测帧，则将阻塞端口设置为转发端口，恢复正常接收业务数据帧。

处于转发状态的端口，如果收到本端口所发出的环回检测帧，立即将该端口设置为阻塞端口。

本发明实施例还可通过告警信息将环回端口信息传送到设备网管系统，使网络管理人员能够及时发现网络中存在的问题，从而即时定位和解决，避免出现长时间网络环回，产生网络带宽下降，或用户断网的故障。

本发明实施例的方法可以动态的发现网络中是否存在环回，并能检测出网络中的环回是否已经消失，因此，对于支持端口受控的设备，可以实现自动维护。这样大大减轻网管人员的工作负担，同时加快故障反应处理速度，能迅速将环回对网络的影响减小到最小。

参见图5和图6所示，本发明实施例还提供一种环回检测系统，网络中各设备中均设有环回检测系统，包括：

发送模块，其用于：通过本设备任一端口向网络发出环回检测帧；

接收模块，其用于：本设备任一端口收到数据帧时，根据帧类型字节判断是否为环回检测帧，转至环回检测模块处理；

环回检测模块，其用于：收到环回检测帧时，根据环回检测帧的内容，判定是否形成环回端口，并对环回端口进行处理。

优选的，本发明实施例的环回检测系统设置于设备中的FPGA芯片中，实施简单，成本低，容易实现，并且对FPGA后续的功能模块(特别是有交换处理的数据模块)无任何影响，对设备的正常数据信息传送接收无任何影响，该方法在软件逻辑的实现上，可靠性强，无需添加任何相关的协议与数据信息。

作为优选的实施方式，环回检测帧包括帧类型字节、设备节点数目字节、设备标识字节和设备端口号字节；

帧类型字节用于表明当前数据帧的帧类型为环回检测帧类型；

设备节点数目字节用于记录环回检测帧经过的设备个数；

设备标识字节用于记录设备的MAC地址；

设备端口号字节用于记录发送该环回检测帧的端口的端口号。

优选的，环回检测模块具体用于：

环回检测模块根据设备标识字节判断环回检测帧是否为本设备发出的；

若不是本设备发出的，则将设备节点数值加一，写入设备节点数目字节中，在保留字节后的设备标识字节加入本设备的MAC，在设备端口号字节中加入本端口号，将该环回检测帧转发至网络；

若是本设备发出的，则提取环回检测帧中的设备端口号字节，将该端口与发包端口判定为环回端口，在该端口处终结该环回检测帧，将该端口与发包端口的端口号数值进行比较，将端口号数值大的端口设置为阻塞端口，将端口号小的端口设置为转发端口。

优选的，环回检测模块具体还用于：将端口号数值大的端口设置为阻塞端口，将端口号小的端口设置为转发端口后，每隔设定时间作一次判断，并连续判断设定次数，若转发端口均未收到本设备发出的环回检测帧，将阻塞端口更改为转发端口，恢复正常接收业务数据帧。

优选的，环回检测模块根据设备标识字节判断环回检测帧是否为本设备发出的，具体包括以下步骤：

依次读取设备标识字节内容，判断是否有本设备的MAC地址，若设备标识字节中存在本设备的MAC，则认为是本设备发出的环回检测帧。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种环回检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

网络中设备任一端口向网络发出环回检测帧；

网络中设备任一端口收到数据帧时，根据帧类型字节判断是否为环回检测帧；若为环回检测帧，根据环回检测帧的内容，判定是否形成环回端口，并对环回端口进行处理。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环回检测帧包括帧类型字节、设备节点数目字节、设备标识字节和设备端口号字节；

所述帧类型字节用于表明当前数据帧的帧类型为环回检测帧类型；

所述设备节点数目字节用于记录环回检测帧经过的设备个数；

所述设备标识字节用于记录设备的MAC地址；

所述设备端口号字节用于记录发送该环回检测帧的端口的端口号。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据环回检测帧的内容，判定是否形成环回端口，并对环回端口进行处理，具体包括以下步骤：

根据设备标识字节判断环回检测帧是否为本设备发出的；

若不是本设备发出的，则将设备节点数值加一，写入设备节点数目字节中，在设备标识字节加入本设备的MAC，在设备端口号字节中加入本端口号，将该环回检测帧转发至网络；

若是本设备发出的，则提取环回检测帧中的设备端口号字节，将该端口与发包端口判定为环回端口，在该端口处终结该环回检测帧；将该端口与发包端口的端口号数值进行比较，将端口号数值大的端口设置为阻塞端口，将端口号小的端口设置为转发端口。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据环回检测帧的内容，判定是否形成环回端口，并对环回端口进行处理，还包括以下步骤：将端口号数值大的端口设置为阻塞端口，将端口号小的端口设置为转发端口后，每隔设定时间作一次判断，并连续判断设定次数，若转发端口均未收到本设备发出的环回检测帧，将阻塞端口更改为转发端口。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据设备标识字节判断环回检测帧是否为本设备发出的，具体包括以下步骤：

依次读取设备标识字节内容，判断是否有本设备的MAC地址，若设备标识字节中存在本设备的MAC，则认为是本设备发出的环回检测帧。

6.一种环回检测系统，网络中各设备中均设有所述系统，其特征在于，包括：

发送模块，其用于：通过本设备任一端口向网络发出环回检测帧；

接收模块，其用于：本设备任一端口收到数据帧时，根据帧类型字节判断是否为环回检测帧，转至环回检测模块处理；

环回检测模块，其用于：收到环回检测帧时，根据环回检测帧的内容，判定是否形成环回端口，并对环回端口进行处理。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述环回检测帧包括帧类型字节、设备节点数目字节、设备标识字节和设备端口号字节；

所述帧类型字节用于表明当前数据帧的帧类型为环回检测帧类型；

所述设备节点数目字节用于记录环回检测帧经过的设备个数；

所述设备标识字节用于记录设备的MAC地址；

所述设备端口号字节用于记录发送该环回检测帧的端口的端口号。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述环回检测模块具体用于：

根据设备标识字节判断环回检测帧是否为本设备发出的；

若不是本设备发出的，则将设备节点数值加一，写入设备节点数目字节中，在设备标识字节加入本设备的MAC，在设备端口号字节中加入本端口号，将该环回检测帧转发至网络；

若是本设备发出的，则提取环回检测帧中的设备端口号字节，将该端口与发包端口判定为环回端口，在该端口处终结该环回检测帧；将该端口与发包端口的端口号数值进行比较，将端口号数值大的端口设置为阻塞端口，将端口号小的端口设置为转发端口。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述环回检测模块具体还用于：将端口号数值大的端口设置为阻塞端口，将端口号小的端口设置为转发端口后，每隔设定时间作一次判断，并连续判断设定次数，若转发端口均未收到本设备发出的环回检测帧，将阻塞端口更改为转发端口。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述环回检测模块根据设备标识字节判断环回检测帧是否为本设备发出的，具体包括以下步骤：

依次读取设备标识字节内容，判断是否有本设备的MAC地址，若设备标识字节中存在本设备的MAC，则认为是本设备发出的环回检测帧。