CN112769650A - 一种多vlan的环路检测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多VLAN的环路检测方法及系统，包括以下的步骤：S1、构造环路检测报文，在报文数据区携带端口所属VLAN；S2、开启全局环路检测使能，开启端口的环路检测使能；S3、发送环路检测报文到开启环路检测使能的端口；S4、端口接收到环路检测报文，进行环路检测；S5、获取当前环路检测报文的接收端口所属的VLAN ID，并和当前环路检测报文数据区解析出的所有VLAN ID做交集，获取需要转发的VLAN ID集合，即转发VLAN ID集合；S6、将解析完成的环路检测报文分别发送到转发VLAN ID集合内所属的所有端口；S7、端口收到环路检测报文后进行环路检测。

Description

一种多VLAN的环路检测方法及系统
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，具体的，本发明涉及一种多VLAN的环路检测方法及系统。
背景技术
现如今随着计算机及其互联技术的迅速发展，以太网成为了迄今为止普及率最高的短距离计算机网络，而以太网的核心部件就是以太网交换机。在复杂的网络拓扑结构中，网络连接错误或配置错误都容易导致网络中出现转发环路，使网络设备对广播、组播报文进行重复发送，造成网络资源和设备硬件资源的严重浪费，导致设备卡顿、运维缓慢甚至网络瘫痪。
为了能够及时发现网络中的环路，避免对整个网络造成严重影响，提供了一种检测机制，使网络中出现环路时能及时通知用户检查网络连接和配置情况，这种机制就是环路检测机制。当网络中出现环路时，环路检测机制通过生成日志信息来通知用户，关闭出现环路的端口。
然而现有的环路检测技术对于多VLAN的检测方法是针对每一个VLAN都要逐个发送环路检测报文，这样无法提高对于多个VLAN的环路检测效率。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种多VLAN的环路检测方法及系统，以解决上述的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方法是：一种多VLAN的环路检测方法，其改进之处在于：包括以下的步骤：S1、构造环路检测报文，在报文数据区携带端口所属VLAN，VLAN即虚拟局域网；S2、开启全局环路检测使能，开启端口的环路检测使能；S3、发送环路检测报文到开启环路检测使能的端口；S4、端口接收到环路检测报文，进行环路检测，若检测到端口存在环路，则关闭该端口；若没有检测到环路，则跳转至步骤S5；S5、获取当前环路检测报文的接收端口所属的VLAN ID，并和当前环路检测报文数据区解析出的所有VLAN ID做交集，获取需要转发的VLAN ID集合，即转发VLAN ID集合；S6、将解析完成的环路检测报文分别发送到转发VLAN ID集合内所属的所有端口；S7、端口收到环路检测报文后进行环路检测，若检测到端口存在环路，则关闭该端口；若没有检测到环路，则检测完成，操作结束。
在上述方法中，步骤S1，包括以下的步骤：
S11、构造环路检测报文，查询当前端口所属的VLAN ID；
S12、在报文数据区填充端口所属的VLAN ID的个数和端口所属的VLAN ID。
在上述方法中，步骤S3，包括以下的步骤：
S31、在环路检测报文中添加交换芯片的发送包头，发送包头中填充了数据包的参数，参数包括但不限于转发VLAN ID、端口和优先级；
S32、调用交换芯片驱动接口，发送环路检测报文到开启环路检测使能的端口。
在上述方法中，步骤S31之前，还包括以下的步骤：环路检测应用程序启动定时器，定时发送环路检测报文。
在上述方法中，步骤S4和步骤S7中的进行环路检测，包括以下的步骤：
S101、预先配置ACL模块，匹配环路检测报文的ACL规则，ACL即Access Control List，访问控制列表，是一条或多条规则的集合，用于识别报文流，每条规则都设置了具体的匹配项，匹配项包括数据包的目的MAC地址和Ethernet Type，MAC地址即局域网地址，Ethernet Type即以太网类型值；
S102、根据优先级，从高到低查找ACL模块中的所有规则；
S103、交换芯片根据每个匹配项判断当前的数据包是否符合该ACL规则，如果符合，则该ACL规则命中该数据包，该数据包直接执行ACL规则设置的ACTION，ACTION指每个ACL规则的具体的动作，该环路检测报文被重定向到CPU端口，交给内核协议栈处理，并跳转至S104；如果不符合，则说明该报文不是环路检测报文，按照其他类型报文处理；
S104、环路检测应用程序把环路检测报文从内核协议栈勾取出来进行报文解析，判断数据包的源MAC地址是否为本机的MAC地址，如果是本机MAC地址，说明该端口存在环路；如果不是本机的MAC地址，说明该端口不存在环路。
在上述方法中，关闭端口，通过调用交换芯片驱动接口完成。
在上述方法中，步骤S5，包括以下的步骤：
S51、解析读取环路检测报文的数据区中携带VLAN ID的个数，然后按照构造报文时的规则逐个读取数据区携带的每个VLAN ID，并记录下来；
S52、通过读取设备的配置文件，获取当前环路检测报文的接收端口所属的VLANID；
S53、将当前报文接收端口所属的VLAN ID与环路检测报文数据区解析出的所有VLAN ID对比，把相同的VLAN ID做记录，得到一个VLAN ID集合，即转发VLAN ID集合。
在上述方法中，步骤S6中，将解析完成的环路检测报文分别发送到转发VLAN ID集合内所属的所有端口，通过环路检测应用程序调用交换芯片驱动接口完成。
本发明还提供了一种多VLAN的环路检测系统，其改进之处在于：包括发送模块和接收模块，发送模块与接收模块连接；
发送模块用于构造环路检测报文、开启环路检测使能和发送环路检测报文；
接收模块用于接收环路检测报文、解析环路检测报文、获取转发VLAN ID集合、进行环路检测和关闭存在环路的端口。
本发明的有益效果是：本发明在环路检测报文的数据填充区携带端口所属的VLANID，利用交换机ACL特性，匹配环路检测报文中固定的数据填充区，并解析出数据区携带的所有VLAN，然后把环路检测报文转发到这些VLAN所属特定的端口，从而体现环路检测的高效性；并且环路检测应用程序解析接收到的环路检测报文后，查询当前交换机所有VLAN，再根据从环路检测报文中解析出的VLAN做交集，然后决定把环路检测报文转发到交集得到的转发VLAN ID集合的所属端口，实现所有VLAN内的环路检测。
附图说明
附图1为本发明的一种多VLAN的环路检测方法的流程图。
附图2为图1中的步骤S1的具体流程示意图。
附图3为图1中的步骤S5的具体流程示意图。
附图4为本发明的一种多VLAN的环路检测系统的方框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参见图1，其示出了本发明的一种多VLAN的环路检测方法的流程图，该方法提供了一种对于多个虚拟局域网VLAN进行高效的环路检测的方法。在多个虚拟局域网的情况下，交换机在探测每个VLAN的环路时，只需要从特定的端口发送一次环路检测报文就可以检测出端口所属的所有VLAN是否存在环路，提高了环路检测的效率，并且降低了环路检测报文在网络中的转发次数，从而提高了网络带宽利用率，该方法包括以下的步骤：
S1、构造环路检测报文，在报文数据区携带端口所属VLAN，VLAN即虚拟局域网。
具体的，参照图2所示，步骤S1包括如下步骤：
S11、构造环路检测报文，查询当前端口所属的VLAN ID，比如当前端口所属的VLAN有1、100和101等等；
S12、在报文数据区填充端口所属的VLAN ID的个数和端口所属的VLAN ID，例如在报文数据区的第49、50两个字节填充。
S2、交换机开启全局环路检测使能，然后开启端口的环路检测使能。
S3、发送环路检测报文到开启环路检测使能的端口。
具体的，步骤S3包括以下的步骤：
S31、在构造完成的以太网环路检测报文中添加交换芯片的发送包头，发送包头中主要填充数据包的转发VLAN ID、端口和优先级等；
S32、通过调用交换芯片驱动接口，将环路检测报文发送到开启环路检测使能的端口。
进一步的，在所述步骤S31之前，可通过环路检测应用程序启动定时器，实现定时发送环路检测报文到端口。
S4、端口接收到环路检测报文，进行环路检测，若检测到端口存在环路，则通过调用交换芯片驱动接口关闭该端口，切断产生的环路，阻止环路产生广播风暴；若没有检测到环路，则跳转至步骤S5。
具体的，所述进行环路检测的步骤如下：
S101、预先配置ACL模块，匹配环路检测报文的ACL规则，ACL即Access Control List，访问控制列表，是一条或多条规则的集合，用于识别报文流，每条规则都设置了具体的匹配项，匹配项包括数据包的目的MAC地址和Ethernet Type，MAC地址即局域网地址，Ethernet Type即以太网类型值；
S102、根据优先级，从高到低查找ACL模块中的所有规则；
S103、交换芯片根据每个匹配项判断当前的数据包是否符合该ACL规则，如果符合，则该ACL规则命中该数据包，该数据包直接执行ACL规则设置的ACTION，ACTION指每个ACL规则的具体的动作，该环路检测报文被重定向到CPU端口，交给内核协议栈处理，并跳转至S104；如果不符合，则说明该报文不是环路检测报文，按照其他类型报文处理；
S104、环路检测应用程序把环路检测报文从内核协议栈勾取出来进行报文解析，判断数据包的源MAC地址是否为本机的MAC地址，如果是本机MAC地址，说明该端口存在环路；如果不是本机的MAC地址，说明该端口不存在环路。
S5、获取当前环路检测报文的接收端口所属的VLAN ID，并和当前环路检测报文数据区解析出的所有VLAN ID做交集，获取需要转发的VLAN ID集合，即转发VLAN ID集合，该转发VLAN ID集合用于将环路检测报文发送至所有VLAN的端口，进而进行环路检测。
具体的，参照图3所示，步骤S5包括如下步骤：
S51、环路检测应用程序解析读取环路检测报文的数据区中携带VLAN ID的个数，然后按照构造报文时的规则逐个读取数据区携带的每个VLAN ID，并记录下来，如果构造环路检测报文时，把数据区的第49和50字节定义为携带其他VLAN ID的个数，那就直接读取报文数据区的第49、50字节作为携带VLAN ID的个数，然后按照构造报文时的规则，第49和第50字节定义为报文携带的其他VLAN ID个数，后续紧跟的数据为每个VLAN ID，每个VLAN ID占用两个字节，逐个读取数据区携带的每个VLAN ID，并记录下来；
S52、通过读取设备的配置文件，获取当前环路检测报文的接收端口所属的VLANID；
S53、将当前报文接收端口所属的VLAN ID与环路检测报文数据区解析出的所有VLAN ID对比，把相同的VLAN ID做记录，得到一个VLAN ID集合，即转发VLAN ID集合。
S6、通过环路检测应用程序调用交换芯片驱动接口，将解析完成的环路检测报文分别发送到转发VLAN ID集合内所属的所有端口。
S7、端口收到环路检测报文后进行环路检测，若检测到端口存在环路，则通过调用交换芯片驱动接口来关闭该端口；若没有检测到环路，则检测完成，操作结束，实现所有VLAN内的环路检测。
具体的，所述进行环路检测的步骤如下：
S101、预先配置ACL模块，匹配环路检测报文的ACL规则，ACL即Access ControlList，访问控制列表，是一条或多条规则的集合，用于识别报文流，每条规则都设置了具体的匹配项，匹配项包括数据包的目的MAC地址和Ethernet Type，MAC地址即局域网地址，Ethernet Type即以太网类型值；
S102、根据优先级，从高到低查找ACL模块中的所有规则；
S103、交换芯片根据每个匹配项判断当前的数据包是否符合该ACL规则，如果符合，则该ACL规则命中该数据包，该数据包直接执行ACL规则设置的ACTION，ACTION指每个ACL规则的具体的动作，该环路检测报文被重定向到CPU端口，交给内核协议栈处理，并跳转至S104；如果不符合，则说明该报文不是环路检测报文，按照其他类型报文处理；
S104、环路检测应用程序把环路检测报文从内核协议栈勾取出来进行报文解析，判断数据包的源MAC地址是否为本机的MAC地址，如果是本机MAC地址，说明该端口存在环路；如果不是本机的MAC地址，说明该端口不存在环路。
参照图4所示，本发明还揭示了一种多VLAN的环路检测系统，包括发送模块和接收模块，发送模块与接收模块连接；
发送模块用于构造环路检测报文、开启环路检测使能和发送环路检测报文；
接收模块用于接收环路检测报文、解析环路检测报文、获取转发VLAN ID集合、进行环路检测和关闭存在环路的端口。
本发明在环路检测报文的数据填充区携带端口所属的VLAN ID，利用交换机ACL特性，匹配环路检测报文中固定的数据填充区，并解析出数据区携带的所有VLAN，然后把环路检测报文转发到这些VLAN所属特定的端口，从而体现环路检测的高效性；并且环路检测应用程序解析接收到的环路检测报文后，查询当前交换机所有VLAN，再根据从环路检测报文中解析出的VLAN做交集，然后决定把环路检测报文转发到交集得到的转发VLAN ID集合的所属端口，实现所有VLAN内的环路检测。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种多VLAN的环路检测方法，其特征在于：包括以下的步骤：
S1、构造环路检测报文，在报文数据区携带端口所属VLAN，VLAN即虚拟局域网；
S2、开启全局环路检测使能，开启端口的环路检测使能；
S3、发送环路检测报文到开启环路检测使能的端口；
S4、端口接收到环路检测报文，进行环路检测，若检测到端口存在环路，则关闭该端口；若没有检测到环路，则跳转至步骤S5；
S5、获取当前环路检测报文的接收端口所属的VLAN ID，并和当前环路检测报文数据区解析出的所有VLAN ID做交集，获取需要转发的VLAN ID集合，即转发VLAN ID集合；
S6、将解析完成的环路检测报文分别发送到转发VLANID集合内所属的所有端口；
S7、端口收到环路检测报文后进行环路检测，若检测到端口存在环路，则关闭该端口；若没有检测到环路，则检测完成，操作结束。
2.如权利要求1所述的一种多VLAN的环路检测方法，其特征在于：所述步骤S1，包括以下的步骤：
S11、构造环路检测报文，查询当前端口所属的VLAN ID；
S12、在报文数据区填充端口所属的VLAN ID的个数和端口所属的VLAN ID。
3.如权利要求1所述的一种多VLAN的环路检测方法，其特征在于：所述步骤S3，包括以下的步骤：
S31、在环路检测报文中添加交换芯片的发送包头，发送包头中填充了数据包的参数，参数包括但不限于转发VLAN ID、端口和优先级；
S32、调用交换芯片驱动接口，发送环路检测报文到开启环路检测使能的端口。
4.如权利要求3所述的一种多VLAN的环路检测方法，其特征在于：所述步骤S31之前，还包括以下的步骤：环路检测应用程序启动定时器，定时发送环路检测报文。
5.如权利要求1所述的一种多VLAN的环路检测方法，其特征在于：所述步骤S4和步骤S7中的进行环路检测，包括以下的步骤：
S101、预先配置ACL模块，匹配环路检测报文的ACL规则，ACL即Access Control List，访问控制列表，是一条或多条规则的集合，用于识别报文流，每条规则都设置了具体的匹配项，匹配项包括数据包的目的MAC地址和Ethernet Type，MAC地址即局域网地址，EthernetType即以太网类型值；
S102、根据优先级，从高到低查找ACL模块中的所有规则；
S103、交换芯片根据每个匹配项判断当前的数据包是否符合该ACL规则，如果符合，则该ACL规则命中该数据包，该数据包直接执行ACL规则设置的ACTION，ACTION指每个ACL规则的具体的动作，该环路检测报文被重定向到CPU端口，交给内核协议栈处理，并跳转至S104；如果不符合，则说明该报文不是环路检测报文，按照其他类型报文处理；
S104、环路检测应用程序把环路检测报文从内核协议栈勾取出来进行报文解析，判断数据包的源MAC地址是否为本机的MAC地址，如果是本机MAC地址，说明该端口存在环路；如果不是本机的MAC地址，说明该端口不存在环路。
6.如权利要求5所述的一种多VLAN的环路检测方法，其特征在于：所述关闭端口，通过调用交换芯片驱动接口完成。
7.如权利要求1所述的一种多VLAN的环路检测方法，其特征在于：所述步骤S5，包括以下的步骤：
S51、解析读取环路检测报文的数据区中携带VLAN ID的个数，然后按照构造报文时的规则逐个读取数据区携带的每个VLAN ID，并记录下来；
S52、通过读取设备的配置文件，获取当前环路检测报文的接收端口所属的VLAN ID；
S53、将当前报文接收端口所属的VLAN ID与环路检测报文数据区解析出的所有VLANID对比，把相同的VLANID做记录，得到一个VLANID集合，即转发VLAN ID集合。
8.如权利要求1所述的一种多VLAN的环路检测方法，其特征在于：所述步骤S6中，将解析完成的环路检测报文分别发送到转发VLAN ID集合内所属的所有端口，通过环路检测应用程序调用交换芯片驱动接口完成。
9.一种多VLAN的环路检测系统，包括发送模块和接收模块，发送模块与接收模块连接；
发送模块用于构造环路检测报文、开启环路检测使能和发送环路检测报文；
接收模块用于接收环路检测报文、解析环路检测报文、获取转发VLANID集合、进行环路检测和关闭存在环路的端口。
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