CN110838994A - 一种基于广播协议的冗余以太网的链路状态监控系统 - Google Patents

一种基于广播协议的冗余以太网的链路状态监控系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110838994A
CN110838994A CN201911115645.9A CN201911115645A CN110838994A CN 110838994 A CN110838994 A CN 110838994A CN 201911115645 A CN201911115645 A CN 201911115645A CN 110838994 A CN110838994 A CN 110838994A
Authority
CN
China
Prior art keywords
computer
ethernet
switch
broadcast
interfaces
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911115645.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110838994B (zh
Inventor
赵继伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Jinhang Computing Technology Research Institute
Original Assignee
Tianjin Jinhang Computing Technology Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Jinhang Computing Technology Research Institute filed Critical Tianjin Jinhang Computing Technology Research Institute
Priority to CN201911115645.9A priority Critical patent/CN110838994B/zh
Publication of CN110838994A publication Critical patent/CN110838994A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110838994B publication Critical patent/CN110838994B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L49/00—Packet switching elements
    • H04L49/55—Prevention, detection or correction of errors
    • H04L49/552—Prevention, detection or correction of errors by ensuring the integrity of packets received through redundant connections
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/06—Management of faults, events, alarms or notifications
    • H04L41/0654—Management of faults, events, alarms or notifications using network fault recovery
    • H04L41/0663—Performing the actions predefined by failover planning, e.g. switching to standby network elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L49/00—Packet switching elements
    • H04L49/55—Prevention, detection or correction of errors
    • H04L49/557—Error correction, e.g. fault recovery or fault tolerance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
  • Maintenance And Management Of Digital Transmission (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于广播协议的冗余以太网的链路状态监控系统，其包括：在单广播域下的带有两个以太网接口的计算机A与两个以太网接口的计算机B，计算机A和计算机B通过两个以太网接口数大于四个的交换机实现两路冗余以太网的物理连接；计算机A周期性通过两个以太网接口发送广播报文，计算机B通过两个网口接收计算机A的广播报文并根据不同网口接收到的报文数量来评价链路状态。本发明作为以太网主备链路切换的切换依据，既能够感知phy芯片以上的网络层级的故障，又能够与上层软件解耦，保证上层应用的可移植性。

Description

一种基于广播协议的冗余以太网的链路状态监控系统
技术领域
本发明属于嵌入式软件开发技术领域，涉及一种基于广播协议的冗余以太网的链路状态监控系统。
背景技术
在嵌入式开发领域，以太网的应用越来越多。尽管以太网有传输带宽大的优势，但是由于本身不具备错误处理能力，因此在需要传输可靠性的应用场景下需要额外的设计来保证。
以太网最常见的可靠性设计方法就是链路冗余设计。以太网链路冗余设计中常见的方法是主备链路切换——当主链路故障时切换到备用链路。主备链路切换方法中链路状态监控的方法主要有两种。其一是监控以太网链路的物理连接状态，该方法存在的问题是当电缆、对端设备的phy芯片与变压器工作正常，交换或者转发等功能故障时，无法感知错误导致冗余失效；其二是采用网络应用层是否能够正常收到信息来作为切换判据，该方法存在的问题是网络切换功能与上层业务紧密耦合，十分不利于应用程序的可移植性。
综上所述，设计一种能够感知phy芯片以上的网络层级的故障，又不与上层业务相耦合的链路状态监控方法，对于提高嵌入式软件系统中以太网通信的可靠性与可移植性是很有意义的。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：提供一种基于广播协议的冗余以太网的链路状态监控系统，实现能够感知phy芯片以上的网络层级的故障，且又不与上层业务相耦合。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供基于广播协议的冗余以太网的链路状态监控系统，其包括：在单广播域下的带有两个以太网接口的计算机A与两个以太网接口的计算机B，计算机A和计算机B通过两个以太网接口数大于四个的交换机实现两路冗余以太网的物理连接；计算机A周期性通过两个以太网接口发送广播报文，计算机B通过两个网口接收计算机A的广播报文并根据不同网口接收到的报文数量来评价链路状态。
其中，所述交换机包括交换机A和交换机B，计算机A的两个以太网接口分别连接交换机A和交换机B，计算机B的两个以太网接口分别连接交换机A和交换机B；交换机A与交换机B之间用两路配置为端口聚合的链路相连接。
本发明还提供一种基于广播协议的冗余以太网的链路状态监控方法，该方法基于权利要求2所述的链路状态监控系统进行，计算机A或计算机B监控两路以太网链路状态的方法，计算机A和计算机B的监控方法相同。
其中，所述计算机B接收来自计算机A的信息的情况下，计算机B的链路状态监控过程为：计算机A的两个网口以n毫秒为周期，分别向交换机A和交换机B发送以太网广播报文，报文内容中包括全广播域唯一的表示计算机A的ID信息，ID信息宽度为x比特；计算机B通过两路以太网网口接收广播域内的广播信息，通过计算机A的ID信息筛选出用于监控与计算机A链路状态的报文，并对每个网口接受到的广播报文进行计数；若某个网口连续m毫秒没有接收到新的链路状态广播报文，则判定该网口所在链路出现故障，m大于2n；若某个网口的接收链路状态广播报文的在一段时间内的平均间隔为N毫秒，N大于n/2，则某个网口在该时间段内存在丢包，丢包率为n/2N。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的基于广播协议的冗余以太网的链路状态监控系统，作为以太网主备链路切换的切换依据，既能够感知phy芯片以上的网络层级的故障，又能够与上层软件解耦，保证上层应用的可移植性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的计算机A与计算机B的网络物理连接示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明提供一种基于广播协议的冗余以太网的链路状态监控系统，参照图1所示，该系统包括在单广播域下的带有两个以太网接口的计算机A与两个以太网接口的计算机B，计算机A和计算机B通过两个以太网接口数大于四个的交换机实现两路冗余以太网的物理连接；计算机A周期性通过两个以太网接口发送广播报文，计算机B通过两个网口接收计算机A的广播报文并根据不同网口接收到的报文数量来评价链路状态。
交换机包括交换机A和交换机B，计算机A的两个以太网接口分别连接交换机A和交换机B，计算机B的两个以太网接口分别连接交换机A和交换机B；交换机A与交换机B之间用两路配置为端口聚合的链路相连接。
本发明还提供一种基于组播协议的以太网热备热切换的冗余方法，包括计算机A与计算机B的网络拓扑结构和网络报文的发送与接收的方法。
第一部分：计算机A与计算机B的网络拓扑结构。
如图1所示，计算机A的2个以太网接口分别连接交换机A和交换机B，同理计算机B；交换机A与交换机B之间用两路配置为端口聚合的链路相连接。
第二部分：计算机A或计算机B监控两路以太网链路状态的方法，计算机A和计算机B的监控方法相同。
本实施例以计算机B希望接收来自计算机A的信息的情况下，计算机B的链路状态监控方法为例，阐述本方法如何监控以太网链路状态。计算机A的两个网口以n毫秒为周期，分别向交换机A和交换机B发送以太网广播报文，报文内容中包括全广播域唯一的表示计算机A的ID信息，ID信息宽度为x比特。
计算机B通过两路以太网网口接收广播域内的广播信息，通过计算机A的ID信息筛选出用于监控与计算机A链路状态的报文，并对每个网口接受到的广播报文进行计数。
若某个网口连续m毫秒没有接收到新的链路状态广播报文，则判定该网口所在链路出现故障，一般m大于2n。某个网口的接收链路状态广播报文的在一段时间内的平均间隔为N毫秒，若N大于n/2，则某个网口在该时间段内存在丢包，丢包率为n/2N。
本方法在同一个广播域中拥有c个网络设备的时候，将会额外占用c×1000÷n×(x+18×8)×4bps的网络带宽，其中18*8表示以太网帧中实际有效的帧格式的其他数据。取一般值，n为10，x为8，则额外占用带宽为0.058c Mbps。在目前普遍的百兆和千兆以太网中，耗费的的带宽可以说是无影响的。
本实施例仅给出一个发送端和一个接收端的情况，本实施例的网络拓扑结构可以扩展为多个设备，并采用相同的监控方法。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于广播协议的冗余以太网的链路状态监控系统，其特征在于，包括：在单广播域下的带有两个以太网接口的计算机A与两个以太网接口的计算机B，计算机A和计算机B通过两个以太网接口数大于四个的交换机实现两路冗余以太网的物理连接；计算机A周期性通过两个以太网接口发送广播报文，计算机B通过两个网口接收计算机A的广播报文并根据不同网口接收到的报文数量来评价链路状态。
2.如权利要求1所述的基于广播协议的冗余以太网的链路状态监控系统，其特征在于，所述交换机包括交换机A和交换机B，计算机A的两个以太网接口分别连接交换机A和交换机B，计算机B的两个以太网接口分别连接交换机A和交换机B；交换机A与交换机B之间用两路配置为端口聚合的链路相连接。
3.一种基于广播协议的冗余以太网的链路状态监控方法，其特征在于，该方法基于权利要求2所述的链路状态监控系统进行，计算机A或计算机B监控两路以太网链路状态的方法，计算机A和计算机B的监控方法相同。
4.如权利要求1所述的基于广播协议的冗余以太网的链路状态监控方法，其特征在于，所述计算机B接收来自计算机A的信息的情况下，计算机B的链路状态监控过程为：计算机A的两个网口以n毫秒为周期，分别向交换机A和交换机B发送以太网广播报文，报文内容中包括全广播域唯一的表示计算机A的ID信息，ID信息宽度为x比特；计算机B通过两路以太网网口接收广播域内的广播信息，通过计算机A的ID信息筛选出用于监控与计算机A链路状态的报文，并对每个网口接受到的广播报文进行计数；若某个网口连续m毫秒没有接收到新的链路状态广播报文，则判定该网口所在链路出现故障，m大于2n；若某个网口的接收链路状态广播报文的在一段时间内的平均间隔为N毫秒，N大于n/2，则某个网口在该时间段内存在丢包，丢包率为n/2N。
CN201911115645.9A 2019-11-14 2019-11-14 基于广播协议的冗余以太网的链路状态监控方法 Active CN110838994B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911115645.9A CN110838994B (zh) 2019-11-14 2019-11-14 基于广播协议的冗余以太网的链路状态监控方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911115645.9A CN110838994B (zh) 2019-11-14 2019-11-14 基于广播协议的冗余以太网的链路状态监控方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110838994A true CN110838994A (zh) 2020-02-25
CN110838994B CN110838994B (zh) 2021-09-28

Family

ID=69575062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911115645.9A Active CN110838994B (zh) 2019-11-14 2019-11-14 基于广播协议的冗余以太网的链路状态监控方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110838994B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112235141A (zh) * 2020-10-14 2021-01-15 天津津航计算技术研究所 一种单广播域下的Linux操作系统的轻量级以太网冗余装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1681254A (zh) * 2004-04-08 2005-10-12 华为技术有限公司 一种以太网链路状态维护方法
CN101030901A (zh) * 2007-04-27 2007-09-05 中控科技集团有限公司 分布式以太网系统及基于该系统的故障检测方法
CN101247288A (zh) * 2008-03-14 2008-08-20 华为技术有限公司 链路质量检测方法和链路质量检测设备
US20090185480A1 (en) * 2006-07-11 2009-07-23 Panagiotis Saltsidis Method and System for Re-enabling Disabled Ports in a Network with Two Port MAC Relays
CN101651578A (zh) * 2009-09-08 2010-02-17 杭州华三通信技术有限公司 一种跨域转发的双向转发检测方法和pe设备
CN101710896A (zh) * 2009-11-30 2010-05-19 中国人民解放军信息工程大学 一种链路质量探测方法和装置
CN101741674A (zh) * 2009-12-22 2010-06-16 上海自动化仪表股份有限公司 一种以太网实现环网冗余和网络恢复的方法
CN101908986A (zh) * 2010-08-12 2010-12-08 杭州华三通信技术有限公司 一种链路故障的检测方法和设备
CN109525445A (zh) * 2018-12-29 2019-03-26 北京东土军悦科技有限公司 链路切换方法、链路冗余备份网络和计算机可读存储介质

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1681254A (zh) * 2004-04-08 2005-10-12 华为技术有限公司 一种以太网链路状态维护方法
US20090185480A1 (en) * 2006-07-11 2009-07-23 Panagiotis Saltsidis Method and System for Re-enabling Disabled Ports in a Network with Two Port MAC Relays
CN101030901A (zh) * 2007-04-27 2007-09-05 中控科技集团有限公司 分布式以太网系统及基于该系统的故障检测方法
CN101247288A (zh) * 2008-03-14 2008-08-20 华为技术有限公司 链路质量检测方法和链路质量检测设备
CN101651578A (zh) * 2009-09-08 2010-02-17 杭州华三通信技术有限公司 一种跨域转发的双向转发检测方法和pe设备
CN101710896A (zh) * 2009-11-30 2010-05-19 中国人民解放军信息工程大学 一种链路质量探测方法和装置
CN101741674A (zh) * 2009-12-22 2010-06-16 上海自动化仪表股份有限公司 一种以太网实现环网冗余和网络恢复的方法
CN101908986A (zh) * 2010-08-12 2010-12-08 杭州华三通信技术有限公司 一种链路故障的检测方法和设备
CN109525445A (zh) * 2018-12-29 2019-03-26 北京东土军悦科技有限公司 链路切换方法、链路冗余备份网络和计算机可读存储介质

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GUIYI WEI; XUELI WANG: "《Detecting Wormhole Attacks Using Probabilistic Routing and Redundancy Transmission》", 《分布式高端核心路由器中链路冗余技术的研究与实现》 *
侯乐，汪硕: "《基于SDN的链路故障恢复》", 《电信科学》 *
王艳阁: "光纤传感网络链路故障自修复系统设计", 《激光杂志》 *
郭飞: "《分布式高端核心路由器中链路冗余技术的研究与实现》", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)信息科技辑》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112235141A (zh) * 2020-10-14 2021-01-15 天津津航计算技术研究所 一种单广播域下的Linux操作系统的轻量级以太网冗余装置
CN112235141B (zh) * 2020-10-14 2022-12-02 天津津航计算技术研究所 一种单广播域下的Linux操作系统的轻量级以太网冗余装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110838994B (zh) 2021-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8886831B2 (en) System and methodology for fast link failover based on remote upstream failures
CN100534024C (zh) 基于工业以太网的故障处理方法、系统及一种交换设备
US7380154B2 (en) Method and apparatus for network fault correction via adaptive fault router
CN1246994C (zh) 用于在局域网内实现快速恢复进程的方法和系统
CN102315975B (zh) 一种基于irf系统的故障处理方法及其设备
CN102394787A (zh) 基于epa交换机的双链路冗余控制方法
EP1982447A2 (en) System and method for detecting and recovering from virtual switch link failures
US8230115B2 (en) Cable redundancy with a networked system
CN101729426B (zh) 一种虚拟路由冗余协议主备用设备快速切换的方法及系统
EP2243255A1 (en) Method and system for dynamic link failover management
CN101060533B (zh) 一种提高vgmp协议可靠性的方法、系统及装置
CN110838962B (zh) 船用网络系统及船舶系统
CN101465859A (zh) 一种触发主备用接口板倒换的方法及装置
CN103684845A (zh) 网络备用装置及具备该网络备用装置的网络系统
CN101714939A (zh) 一种以太环网主节点的故障处理方法及相应以太环网
CN101360043B (zh) 内部可靠互连的通信设备
CN100426743C (zh) 内部可靠互连的通信设备
JP4724763B2 (ja) パケット処理装置およびインタフェースユニット
CN110838994B (zh) 基于广播协议的冗余以太网的链路状态监控方法
CN101242254A (zh) 虚拟冗余路由器系统及传输虚拟冗余路由协议报文的方法
JP4967674B2 (ja) メディアサービスシステム、メディアサービス装置及びそれらに用いるｌａｎ冗長化方法
CN101465762B (zh) 一种检测保护组端口间错连的方法、设备及系统
US20190268235A1 (en) Method for managing network nodes and communication control method thereof
JP5523861B2 (ja) パケット中継装置及びその障害診断方法
CN1905561B (zh) 提高二层网络与外部网络间流量可靠性的方法和根桥

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant