CN112532500A - 一种以太网环路保护cs-ring - Google Patents

一种以太网环路保护cs-ring Download PDF

Info

Publication number
CN112532500A
CN112532500A CN202010953024.4A CN202010953024A CN112532500A CN 112532500 A CN112532500 A CN 112532500A CN 202010953024 A CN202010953024 A CN 202010953024A CN 112532500 A CN112532500 A CN 112532500A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ring
message
time
network
port
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.)
Pending
Application number
CN202010953024.4A
Other languages
English (en)
Inventor
徐君
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.)
Jiangsu Zhong An Zhi Xin Communication Technology Co ltd
Original Assignee
Jiangsu Zhong An Zhi Xin Communication Technology Co ltd
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 Jiangsu Zhong An Zhi Xin Communication Technology Co ltd filed Critical Jiangsu Zhong An Zhi Xin Communication Technology Co ltd
Priority to CN202010953024.4A priority Critical patent/CN112532500A/zh
Publication of CN112532500A publication Critical patent/CN112532500A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/42—Loop networks
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/50—Testing arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

本发明属于网络保护领域，具体涉及一种以太网环路保护CS‑RING，包括CS‑RING将端口默认分为各个环网组，增加组ID，且将若干组端口固定在一组环网组内；CS‑RING在机器时间内每个节点去判断接收的报文是否为合法报文；端口在状态发生变化后执行配置端口角色，并同时配置BPDU的地址；CS‑RING引入时间概念，引用C语言的标准时间函数,通过引用时间函数，在系统的接收报文、发送报文除增加对时间的判断；接收报文、发送报文，及时老化MAC；CS‑RING在系统通信中引入心跳机制。本发明所提出的CS‑RING方案能够大幅度提高网络的收敛时间，在处理报文的算法上体现出了卓越的优越性，将20+台交换机网络的收敛时间降低到10MS范围内，大大提交了网络的鲁棒效应，为客户带来了稳定的网络环境。

Description

一种以太网环路保护CS-RING
技术领域
本发明属于网络保护领域，具体涉及一种以太网环路保护CS-RING。
背景技术
随着工业以太网技术和标准的快速发展，以太网逐步替换传统现场总线技术成为工业网络主流传输技术，并提供灵活、高速和标准化的传输服务。鉴于工业应用场景对可靠性的苛刻要求，提高以太网传输的可靠性和保护能力是工业以太网技术发展和普及的核心环节。本专利提出了一种可显著提高以太网可靠性和健壮性的链路层环网技术，也就是（Fast Ring Recovery Protocol）快速环网恢复协议。本专利技术可以防止以太网环路上的广播风暴，并实现链路故障时的快速收敛，确保网络的持续可用性。
快速环网协议是一种专门应用于以太网环的链路层协议，当以太环网上链路或设备发生故障时，能迅速切换到备份链路，保证业务的快速恢复。由于目前各个厂家对快速环网的实现不同，导致快速环网在收敛时间、网络健壮性都存在很大的差别。当网络拓扑中存在超过20+台交换机设备时，网络的收敛时间会存在很大问题。快速环网协议主要是基于二层的BPDU报文交互，因此网络的健壮性、稳定性就直接取决与BPDU报文的算法、CPU处理报文的能力、报文的合理性与普遍适用性。在各个厂家组成单环、相切环、相交环等网络拓扑实现中，报文的流向、端口状态切换、阻塞端口的变换会存在较大差异，这种差异的存在直接导致较大网络环境中网络的兼容性较差，不符合现在工业现场中对网络的稳定性、收敛时间的要求。现在的工业级现场，要求网络的稳定性在几十毫秒甚至几毫秒内到达稳定，由于对网络的稳定提出的较高要求，就需要目前的组网设备能够在较短时间内达到稳定。
存在以下问题：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
、环网端口的检测基于所有端口的，需要从所有端口中找出环网端口，并对端口 进行阻塞、转发等配置操作。
Figure 963085DEST_PATH_IMAGE002
、环网的各个设备没有自主的报文检测机制，没有提供对接收报文的自主检测。 例如无法对接收到的组环成功的报文做正确性校验，增加了处理错误报文的能力。
Figure DEST_PATH_IMAGE003
、没有及时去配置BPDU报文的地址，各个端口在网络中如果发生了端口状态 的改变，需要及时去配置BPDU的地址。
Figure 628029DEST_PATH_IMAGE004
、没有在系统中加入对时间的控制，通过控制系统时间来增加系统的时效性。
Figure DEST_PATH_IMAGE005
、没有对MAC的及时老化。这个是非常重要环节，若没有对MAC地址及时老化，会 大大降低设备接收报文的速率。
Figure 751973DEST_PATH_IMAGE006
、网络算法中未提供心跳机制。无法保证整个链路保持在一个灵敏的反应状 态。当网络长时间稳定时，网络中没有特定的保活，会在网络拓扑在瞬间发生变换时无法及 时做出反应。
发明内容
本专利提出了一种称为CS-RING的以太网环路保护解决方式，该解决方式提出了单环情况下新的算法，实现与协议报文的交互。
一种以太网环路保护CS-RING，包括以下步骤：
S1：CS-RING将端口默认分为各个环网组，增加组ID，且将若干组端口固定在一组环网组内，使得整个环网在运行时，只需要考虑组内端口状态即可，避免了通用情况下去查找所有端口的状态，再去判断端口的状态、端口是否为组网端口；
S2：CS-RING在机器时间内每个节点去判断接收的报文是否为合法报文，增加对组网成功的报文进行确认；
S3：端口在状态发生变化后执行配置端口角色，并同时配置BPDU的地址，从而进一步允许和禁止异常报文的发送与接收，减少处理各种报文的时间；
S4、CS-RING引入时间概念，引用C语言的标准时间函数,通过引用时间函数，在系统的接收报文、发送报文除增加对时间的判断，从而减少系统异常时，数据的异常通信；
S5、接收报文、发送报文，及时老化MAC，防止因MAC未老化导致报文发送接收延时；
S6、CS-RING在系统通信中引入心跳机制，防止在系统稳定状态下当出现通信异常时网络无法立即响应。
优选地，所述S2步骤中报文为本环内报文即为合法报文，报文非本环内报文即为非法报文。
优选地，端口状态受link状态以及协议报文两方面控制。
优选的，所述CS-RING运行过程中，会定时检测端口link状态并根据link状态变迁实时调整端口STP状态，并同时触发报文的发送及接收。
优选的，所述定时检测时间间隔为10ms
本发明的有益效果：
本专利所提出的CS-RING方案能够大幅度提高网络的收敛时间，在处理报文的算法上体现出了卓越的优越性，将20+台交换机网络的收敛时间降低到10MS范围内，大大提交了网络的鲁棒效应，为客户带来了稳定的网络环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为CS-RING软件设计流程示意图；
图2为报文处理规则示意图；
图3为端口link状态变迁规则示意图；
图4为网络拓扑示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本实施方案中一种以太网环路保护CS-RING，包括以下步骤：
S1：CS-RING将端口默认分为各个环网组，增加组ID，且将若干组端口固定在一组环网组内；S2：CS-RING在机器时间内每个节点去判断接收的报文是否为合法报文；S3：端口在状态发生变化后执行配置端口角色，并同时配置BPDU的地址；S4、CS-RING引入时间概念，引用C语言的标准时间函数,通过引用时间函数，在系统的接收报文、发送报文除增加对时间的判断；S5、接收报文、发送报文，及时老化MAC；S6、CS-RING在系统通信中引入心跳机制，所述S2步骤中报文为本环内报文即为合法报文，报文非本环内报文即为非法报文，所述端口的状态受link状态以及协议报文两方面控制，所述CS-RING运行过程中，会定时检测端口link状态并根据link状态变迁实时调整端口STP状态，并同时触发报文的发送及接收，所述定时检测时间间隔为10ms。
其中需要注意的有：图1中，状态位图bit0代表单环中成员端口0，bit1代表成员端口1，但与实际面板上端口ID没有关联，而且位图值1代表link up;0代表link down，默认状态下，原状态为0x0且BPDU地址为01-50-5e-00-00-0d。
当两端口均为up时，为避免成环。设备先选择一个端口block，然后通过linkup报文开启选举过程。但选举过程存在超时机制(根据经验，目前选取5s)。超时后，将block端口设置为forwarding。
工作流程及原理：当一个交换机上存在物理链路联通两端口时，我们可以认为此时网络中有环存在，工业应用场景下，为保证网络链路的冗余性，会经常采用这种拓扑，而默认状态下，端口STP状态均为forwarding，此情形下，若不采用协议对端口状态进行调整，则数据链路也会出现环路，此时网络中多播及广播报文的洪泛，最终导致拥塞，网络不通，为规避这种问题，CS-Ring通过将成环网络中主设备的某个端口block，其它设备成环端口均为forwarding，则能保证数据链路不成环且链路通畅，在网络初期的选举时期，网络设备同时发送linkup报文时，各个节点设备在收到BPDU报文时会相互比较各自的MAC地址，比较结束时MAC地址最小的设备为主设备，其余为从设备，主设备的一个端口会自动转为阻塞（BLOCK）状态，其余各个端口均为转发(FORWARD)状态，当网络物理链路断掉且断掉的不是block端口对应的链路时，网络中必定部分设备不通的，此时，断链设备通过linkdown报文通知网络中的其它设备断链事件发生，收到该报文的设备将存在的block端口设置为forwarding状态，网络恢复。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种以太网环路保护CS-RING，其特征在于，包括以下步骤：
S1：CS-RING将端口默认分为各个环网组，增加组ID，且将若干组端口固定在一组环网组内；
S2：CS-RING在机器时间内每个节点去判断接收的报文是否为合法报文；
S3：端口在状态发生变化后执行配置端口角色，并同时配置BPDU的地址；
S4、CS-RING引入时间概念，引用C语言的标准时间函数,通过引用时间函数，在系统的接收报文、发送报文除增加对时间的判断；
S5、接收报文、发送报文，及时老化MAC；
S6、CS-RING在系统通信中引入心跳机制。
2.根据权利要求1所述的一种以太网环路保护CS-RING，其特征是：所述S2步骤中报文为本环内报文即为合法报文，报文非本环内报文即为非法报文。
3.根据权利要求1所述的一种以太网环路保护CS-RING，其特征是：所述端口的状态受link状态以及协议报文两方面控制。
4.根据权利要求1所述的一种以太网环路保护CS-RING，其特征是：所述CS-RING运行过程中，会定时检测端口link状态并根据link状态变迁实时调整端口STP状态，并同时触发报文的发送及接收。
5.根据权利要求4所述的一种以太网环路保护CS-RING ，其特征是：所述定时检测时间间隔为10ms。
CN202010953024.4A 2020-09-11 2020-09-11 一种以太网环路保护cs-ring Pending CN112532500A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010953024.4A CN112532500A (zh) 2020-09-11 2020-09-11 一种以太网环路保护cs-ring

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010953024.4A CN112532500A (zh) 2020-09-11 2020-09-11 一种以太网环路保护cs-ring

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112532500A true CN112532500A (zh) 2021-03-19

Family

ID=74978831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010953024.4A Pending CN112532500A (zh) 2020-09-11 2020-09-11 一种以太网环路保护cs-ring

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112532500A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117544447A (zh) * 2024-01-09 2024-02-09 深圳中科德能科技有限公司 智能箱环网实现方法、装置、设备及存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101141381A (zh) * 2006-09-06 2008-03-12 杭州华三通信技术有限公司 网络节点及其所在环网减少媒介接入控制地址学习的方法
CN101656650A (zh) * 2009-09-17 2010-02-24 杭州华三通信技术有限公司 一种实现以太环网自动配置的方法及主环节点设备
CN105743716A (zh) * 2016-04-21 2016-07-06 大连理工大学 一种列车以太网络路径的动态规划方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101141381A (zh) * 2006-09-06 2008-03-12 杭州华三通信技术有限公司 网络节点及其所在环网减少媒介接入控制地址学习的方法
CN101656650A (zh) * 2009-09-17 2010-02-24 杭州华三通信技术有限公司 一种实现以太环网自动配置的方法及主环节点设备
CN105743716A (zh) * 2016-04-21 2016-07-06 大连理工大学 一种列车以太网络路径的动态规划方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
安心TCP/IP: "《STP生成树—详述各端口的产生过程以及配置BPDU的作用和TCN BPDU的产生&作用》", 《CSDN》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117544447A (zh) * 2024-01-09 2024-02-09 深圳中科德能科技有限公司 智能箱环网实现方法、装置、设备及存储介质
CN117544447B (zh) * 2024-01-09 2024-04-09 深圳中科德能科技有限公司 智能箱环网实现方法、装置、设备及存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1994694B1 (en) System and method for preventing loops in the presence of control plane failures
US8102760B2 (en) Method for reconvergence after failure in a dual-homing network environment
US7394758B2 (en) Method for supporting SDH/SONET APS on Ethernet
EP2352253B1 (en) Method and apparatus for protecting link aggregation group of ethernet ring
US9641396B2 (en) Packet processing method and system
EP2357762B1 (en) Method and device for protecting multi-ring ethernet
CN101060485B (zh) 拓扑改变报文的处理方法和处理装置
WO2014026512A1 (zh) 一种快速生成树协议应用于单环网拓扑的处理方法
CN101677267B (zh) 一种跨环转发协议帧的方法及以太网多环中的共享节点
US10721094B2 (en) Ethernet ring protection switching method and node
US7920464B2 (en) Method of redundancy of ring network
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
CN110912815B (zh) 一种网元防成环方法、装置、设备及可读存储介质
CN112995002B (zh) 一种交换机环网的设计方法、交换机及存储介质
CN111526078A (zh) 一种应用于多元化网络拓扑的子环网冗余拓展协议
CN102916862A (zh) 工业以太网交换机的智能环网动态保护方法
CN112532500A (zh) 一种以太网环路保护cs-ring
CN102857423A (zh) 一种分布式链路聚合系统中业务流转发方法及节点
CN112118493B (zh) 一种erps环网中实现组播协议的方法与系统
CN114039907A (zh) 一种基于网卡绑定的提高链路稳定性的方法
CN111510315A (zh) 基于专有交换芯片网管型工业交换机的环网冗余协议
CN116436573A (zh) 一种以太网交换机新型快速冗余实现方法
CN102088493B (zh) 一种以太多环网的选择性地址刷新方法及系统
CN117081886A (zh) 一种具备快速故障恢复能力的以太网环网实现方法
CN114172855A (zh) 网络交换器及其网络交换器系统

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210319

RJ01 Rejection of invention patent application after publication