CN112995002B - 一种交换机环网的设计方法、交换机及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种交换机环网的设计方法、交换机及存储介质，该方法包括：第一交换机向至少一台第二交换机发送携带其MAC地址的第一数据包，以及接收每台所述第二交换机发送的携带其MAC地址的第二数据包，其中，所述第一交换机和所述第二交换机为由多台交换机组成的环网中的任意两台交换机；所述第一交换机根据MAC地址确定出所述环网中的主节点和传输节点，分别设置所述主节点和所述传输节点的主端口和副端口；所述主节点周期性通过所述主端口向所述传输节点发送HELLO报文，判断在第一预设时间段内是否能从所述副端口接收到所述HELLO报文，并根据判断结果向所述传输节点发送报文，其中，所述报文用于指示所述传输节点更新MAC地址表。本申请解决了现有技术中网络风暴的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种交换机环网的设计方法、交换机及存储介质。
背景技术
以太网从诞生到今天已经走过了二十几个念头，伴随着IP的大发展，以太网已经一统江湖，98%的局域网采用以太网标准构建。在这二十多年中，以太网不断推陈出新，在速率、安全、稳定性等各方面均有一系列的标准，而环网保护标准无疑是以太网标准中最有特色、同时也是最有发展前景的一类标准，而在环网设计过程中，环网的配置以及检测是环网设计中的一个重要环节，直接影响环网的性能。
目前，现有的环网结构包括一个主节点和多个传输节点，主节点和传输节点共同构成环状结构，在一些对于业务要求比较高的环境，除了通过环网组网的同时会对级联端口做bypass，在环上单个或者多个交换机掉线的情况下通过bypass保证部分业务转发正常。正常情况动态环网在主交换机异常下线，级联的交换机端口通过linkdown事件来驱动重新选择主交换机，对于bypass情况下，因为硬件bypass速度很快在小于20m。软件无法感知接口的linkdown、linkup事件，在这种情况下环网将丢失主交换机，丢失了协议的发起者和决策者，导致出现网络风暴。
发明内容
本申请解决的技术问题是：针对现有技术中网络风暴。本申请提供了一种交换机环网的设计方法、交换机及存储介质，本申请实施例所提供的方案中，在环网配置过程中，任意两台交换机通过相互发送传输携带MAC地址的数据包，并通过MAC地址来动态配置选举出主节点，不仅可以简化配置，使得交换机都是一样的配置，还可以配置环网为动态，动态配置选举出主节点，避免环网将丢失主交换机，丢失了协议的发起者和决策者，导致出现网络风暴的问题。
第一方面，本申请实施例提供一种交换机环网的设计方法，该方法包括：
第一交换机向至少一台第二交换机发送携带其MAC地址的第一数据包，以及接收每台所述第二交换机发送的携带其MAC地址的第二数据包，其中，所述第一交换机和所述第二交换机为由多台交换机组成的环网中的任意两台交换机；
所述第一交换机根据所述MAC地址动态确定出所述环网中的主节点和传输节点，分别设置所述主节点和所述传输节点的主端口和副端口；
所述主节点周期性通过所述主端口向所述传输节点发送HELLO报文，判断在第一预设时间段内是否能从所述副端口接收到所述HELLO报文，并根据判断结果向所述传输节点发送报文，其中，所述报文用于指示所述传输节点更新MAC地址表。
本申请实施例所提供的方案中，在环网配置过程中，任意两台交换机通过相互发送传输携带MAC地址的数据包，并通过MAC地址来动态配置选举出主节点，不仅可以简化配置，使得交换机都是一样的配置，还可以配置环网为动态，动态配置选举出主节点，避免环网将丢失主交换机，丢失了协议的发起者和决策者，导致出现网络风暴的问题。
可选地，所述第一交换机根据所述MAC地址动态确定出所述环网中的主节点和传输节点，包括：
所述第一交换机确定其自身的第一MAC地址，解析所述第二数据包得到所述第二交换机的第二MAC地址；
所述第一交换机判断是否存在任一所述第二MAC地址大于所述第一MAC地址；
若不存在，则将所述第一交换机作为所述主节点，所述至少一个第二交换机作为所述传输节点。
可选地，若存在任一所述第二MAC地址大于所述第一MAC地址，则所述第一交换机重新向所述任一第二MAC地址对应的第二交换机发送第三数据包，其中，所述第三数据包携带所述任一第二MAC地址，直到所述任一第二MAC地址对应的第二交换机接收到的所述第三数据包携带的MAC地址为其自身MAC地址为止；
将所述任一第二MAC地址对应的第二交换机作为所述主节点，所述环网中除所述任一第二MAC地址对应的第二交换机之外的交换机作为所述传输节点。
可选地，根据判断结果向所述传输节点发送报文，包括：
若所述判断结果为在所述第一预设时间段内能从所述副端口接收到所述HELLO报文，则阻塞所述副端口，并向所述传输节点发送所述报文；或
若所述判断结果为在所述第一预设时间段内不能从所述副端口接收到所述HELLO报文，则开放所述副端口，并向所述传输节点发送所述报文。
可选地，还包括：所述传输节点监测其当前状态，以及监测其主端口和/或副端口的链路状态，其中，所述当前状态包括连接状态、断开状态以及临时阻塞状态，所述链路状态包括Down状态和Up状态；
根据所述链路状态调整所述当前状态得到调整后状态，并将所述调整后状态发送给所述主节点。
可选地，根据所述链路状态调整所述当前状态得到调整后状态，包括：
若所述当前状态为连接状态，且所述主端口或所述副端口的所述链路状态为Down状态时，从所述连接状态切换到断开状态，并向所述主节点发送断开报文；或
若所述当前状态为断开状态，且所述主端口或所述副端口的所述链路状态为Up状态时，将所述主端口和所述副端口均恢复为Up状态，以及从断开状态切换到临时阻塞状态；或
若所述当前状态为临时阻塞状态时，判断在第二预设时间段内是否接收到所述主节点发送的COMPLETE-FLUSH-FDB报文，若接收到，则从所述临时阻塞状态切换到连接状态。
可选地，若在第二预设时间段内未接收到所述主节点发送的COMPLETE-FLUSH-FDB报文，则从所述临时阻塞状态切换到连接状态，并放开临时阻塞端口。
可选地，还包括：
当网络拓扑改变、配置改变或传输节点报告链路状态时，通过发送报文来通知所述第一交换机和所述至少一个第二交换机之间重新发送数据包，根据重新发送的数据包重新选举主节点；或
所述第一交换机和所述至少一个第二交换机根据预设定时时间点周期性间重新发送数据包，根据重新发送的数据包重新选举主节点。
第二方面，本申请实施例提供的一种交换机，该交换机包括：
存储器，用于存储至少一个处理器所执行的指令；
处理器，用于执行存储器中存储的指令执行第一方面所述的方法。
第三方面，本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行第一方面所述的方法。
附图说明
图1为本申请实施例所提供的一种交换机环网的设计方法的流程示意图；
图2为本申请实施例所提供的一种报文处理的流程示意图；
图3为本申请实施例所提供的一种交换机的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供的方案中，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。
为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
以下结合说明书附图对本申请实施例所提供的一种交换机环网的设计方法做进一步详细的说明，该方法具体实现方式可以包括以下步骤（方法流程如图1所示）：
步骤101，第一交换机向至少一台第二交换机发送携带其MAC地址的第一数据包，以及接收每台所述第二交换机发送的携带其MAC地址的第二数据包，其中，所述第一交换机和所述第二交换机为由多台交换机组成的环网中的任意两台交换机。
具体的，在本申请实施例所提供的方案中，通过每台交换机的两个端口连接电缆或光纤组成一个环网，其中，环网可以由至少两台交换机及最多250台交换机组成。当通信系统启动之后，每台交换机根据预设私有环网功能来配置端口信息。
进一步，在环网中每台交换机均作为一个节点。为了使得环网的正常工作，在环网结构中需要设置主节点和传输节点，且有且只有一个主节点，其中，主节点用于环网状态检测以及网络拓扑变化后执行相应操作的决策者。具体的，为了确定环网中主节点和传输节点，环网中任意两个交换机相互发送携带自身物理地址（Media Access Control Address，MAC）的数据包，其中，数据包的形式有多种，在此并不做限定；例如，数据包网桥协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit，BPDU）包，其中，BPDU包的基本格式包括：Destination:01:80:C2:00:00:00；Source: 设备MAC地址；Dest. SAP: 0x42；Source SAP: 0x42；Command: 0x03；Protocol Identifier: 0xAAAA；Protocol Version ID: 2；MessageType: 2；Master MAC:00:01:00:00:55:55。
步骤102，所述第一交换机根据所述第二数据包确定出所述环网中的主节点和传输节点，分别设置所述主节点和所述传输节点的主端口和副端口。
在本申请实施例所提供的方案中，第一交换机在接收到至少一台第二交换机发送的第二数据包之后，根据至少一台交换机发送的第二数据包确定出环网中的主节点和传输节点。具体的，第一交换机根据至少一台交换机发送的第二数据包确定出环网中的主节点和传输节点的方式有多种，下面以其中一种为例进行说明。
在一种可能实现的方式中，所述第一交换机根据所述第二数据包确定出所述环网中的主节点和传输节点，包括：
所述第一交换机确定其自身的第一MAC地址，解析所述第二数据包得到所述第二交换机的第二MAC地址；
所述第一交换机判断是否存在任一所述第二MAC地址大于所述第一MAC地址；
若不存在，则将所述第一交换机作为所述主节点，所述至少一个第二交换机作为所述传输节点。
具体的，在本申请实施例所提供的方案中，第一交换机接收到至少一台第二交换机发送的第二数据包之后，解析接收到的每个第二数据包确定出每台第二交换机的第二MAC地址。当第一交换机得到所有第二交换机的第二MAC地址之后，将自身的第一MAC地址与每个第二MAC地址进行对比；若第一MAC地址大于每台第二交换机的第二MAC地址时，即第一交换机的MAC地址大于所有第二交换机的MAC地址，将第一交换机作为所述主节点，至少一个第二交换机作为传输节点。
进一步，在一种可能实现的方式中，若存在任一所述第二MAC地址大于所述第一MAC地址，则所述第一交换机重新向所述任一第二MAC地址对应的第二交换机发送第三数据包，其中，所述第三数据包携带所述任一第二MAC地址，直到所述任一第二MAC地址对应的第二交换机接收到的所述第三数据包携带的MAC地址为其自身MAC地址为止；
将所述任一第二MAC地址对应的第二交换机作为所述主节点，所述环网中除所述任一第二MAC地址对应的第二交换机之外的交换机作为所述传输节点。
具体的，为了便于理解上述确定环网中主节点和传输节点的过程，下面以举例的形式进行说明。
例如，从环网中任意选择出两台交换机，分别为交换机A和交换机B，A设备在环网中，通过环端口发送携带A设备的MAC地址的配置BPDU包至B设备，同时B设备发送携带B设备MAC地址的配置包给A设备。进行MAC地址比较选举主节点；以太网环上每一台交换机都称为一个节点，每个私有环上必须有一个主节点，而且只能有一个。每个私有环上必须有一个主节点，而且只能有一个。A设备接收到B设备的配置BPDU包之后，对BPDU包进行解析，提取B设备的MAC地址与自身进行比较，如果B的MAC地址较大，则A发配置BPUD的MAC地址用B的MAC地址替换，否则停止发送配置BPDU。同时B设备接收到A设备的BPDU包后，也进行同样的处理，如果A收到携带自己MAC地址的BPDU配置报文后，认为自己为主设备同时停止发送配置BPDU，B则为从设备，反之亦然。
进一步，在确定出环网中的主节点和传输节点之后，分别设置主节点和传输节点的主端口和副端口。
步骤103，所述主节点周期性通过所述主端口向所述传输节点发送HELLO报文，判断在第一预设时间段内是否能从所述副端口接收到所述HELLO报文，并根据判断结果向所述传输节点发送报文，其中，所述报文用于指示所述传输节点更新MAC地址表。
在本申请实施例所提供的方案中，配置主节点的主端口和副端口之后，主节点周期性通过主端口向传输节点发送HELLO报文，HELLO报文依次经过各传输节点在环网上传播。当环网完整时，主节点可以通过副端口接收HELLO报文；当环网不完整时，主节点无法在第一预设时间段内通过副端口接收HELLO报文。因此，为检测环网是否完整，主节点需要判断第一预设时间段内是否能从所述副端口接收到所述HELLO报文，然后根据判断结果向传输节点发送报文。具体的，主节点根据判断结果向传输节点发送报文的方式有多种，参见图2，下面以其中几种为例进行说明。
在一种可能实现的方式中，根据判断结果向所述传输节点发送报文，包括：
若所述判断结果为在所述第一预设时间段内能从所述副端口接收到所述HELLO报文，则阻塞所述副端口，并向所述传输节点发送所述报文；或
若所述判断结果为在所述第一预设时间段内不能从所述副端口接收到所述HELLO报文，则开放所述副端口，并向所述传输节点发送所述报文。
具体的，在本申请实施例所提供的方案中，若判断结果为在第一预设时间段内能从所述副端口接收到HELLO报文，说明环网完整，为了防止在环网上形成数据环路，需要阻塞主节点的副端口，然后向所述传输节点发送所述报文，其中，主节点发送的报文可以是RING_CONF_CPLT_FLD_FDB报文。
进一步，若判断结果为在第一预设时间段内不能从副端口接收到所述HELLO报文，说明环网存在故障，为了保障环网上所有节点的正常通信，需要开放副端口，并向传输节点发送所述报文，其发送的报文也可以是RING_CONF_CPLT_FLD_FDB报文。
进一步，为了实现主节点对传输节点的监控，在一种可能实现的方式中，在步骤103之后，还包括：
所述传输节点监测其当前状态，以及监测其主端口和/或副端口的链路状态，其中，所述当前状态包括连接状态、断开状态以及临时阻塞状态，所述链路状态包括Down状态和Up状态；
根据所述链路状态调整所述当前状态得到调整后状态，并将所述调整后状态发送给所述主节点。
在一种可能实现的方式中，根据所述链路状态调整所述当前状态得到调整后状态，包括：
若所述当前状态为连接状态，且所述主端口或所述副端口的所述链路状态为Down状态时，从所述连接状态切换到断开状态，并向所述主节点发送断开报文；或
若所述当前状态为断开状态，且所述主端口或所述副端口的所述链路状态为Up状态时，将所述主端口和所述副端口均恢复为Up状态，以及从断开状态切换到临时阻塞状态；或
若所述当前状态为临时阻塞状态时，判断在第二预设时间段内是否接收到所述主节点发送的COMPLETE-FLUSH-FDB报文，若接收到，则从所述临时阻塞状态切换到连接状态。
进一步，在一种可能实现的方式中，若在第二预设时间段内未接收到所述主节点发送的COMPLETE-FLUSH-FDB报文，则从所述临时阻塞状态切换到连接状态，并放开临时阻塞端口。
进一步，在一种可能实现的方式中，还包括：
当网络拓扑改变、配置改变或传输节点报告链路状态时，通过发送报文来通知所述第一交换机和所述至少一个第二交换机之间重新发送数据包，根据重新发送的数据包重新选举主节点；或
所述第一交换机和所述至少一个第二交换机根据预设定时时间点周期性间重新发送数据包，根据重新发送的数据包重新选举主节点。
具体的，在本申请实施例所提供的方案中，在一次选举主节点之后，当拓扑改变、配置改变、节点发送Link-Down/Up消息时，通过发送RING_TCN报文重新报告私有环路的所有节点，重新发送配置BPDU选举主节点。如果在设备丢失Link-Up/Down的消息时(例如Byass)，如果之前选举的主设备掉线，私有环无法感知链路的变化不会重新选举主节点，而此时私有环没有主节点，私有环将形成环路，对于这种情况下。本申请实施例所提供的方案中，通过额外增加一个选举主节点的备份机制，设备定时发送配置BPDU去选举主节点。
本申请实施例提供了备份的选举机制，配置报文不止在设备Linkup\Linkdow进行配置，而是每台传输交换机通过定时器发送配置BPDU，交换机接收到配置报文之后进行选举。
本申请实施例所提供的方案中，在环网配置过程中，任意两台交换机通过相互发送传输携带MAC地址的数据包，并通过MAC地址来动态配置选举出主节点，不仅可以简化配置，使得交换机都是一样的配置，还可以配置环网为动态，动态配置选举出主节点，避免环网将丢失主交换机，丢失了协议的发起者和决策者，导致出现网络风暴的问题。
参见图3，本申请实施例提供的一种交换机，该交换机包括：
存储器301，用于存储至少一个处理器所执行的指令；
处理器302，用于执行存储器中存储的指令执行图1所述的方法。
进一步，本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行图1所述的方法。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种交换机环网的设计方法，其特征在于，包括：
第一交换机向至少一台第二交换机发送携带其MAC地址的第一数据包，以及接收每台所述第二交换机发送的携带其MAC地址的第二数据包，其中，所述第一交换机和所述第二交换机为由多台交换机组成的环网中的任意两台交换机；
所述第一交换机根据所述MAC地址动态确定出所述环网中的主节点和传输节点，分别设置所述主节点和所述传输节点的主端口和副端口；
所述主节点周期性通过所述主端口向所述传输节点发送HELLO报文，判断在第一预设时间段内是否能从所述副端口接收到所述HELLO报文，并根据判断结果向所述传输节点发送报文，其中，所述报文用于指示所述传输节点更新MAC地址表；
所述第一交换机根据所述MAC地址动态确定出所述环网中的主节点和传输节点，包括：
所述第一交换机确定其自身的第一MAC地址，解析所述第二数据包得到所述第二交换机的第二MAC地址；
所述第一交换机判断是否存在任一所述第二MAC地址大于所述第一MAC地址；
若不存在，则将所述第一交换机作为所述主节点，所述至少一个第二交换机作为所述传输节点；
若存在任一所述第二MAC地址大于所述第一MAC地址，则所述第一交换机重新向所述任一第二MAC地址对应的第二交换机发送第三数据包，其中，所述第三数据包携带所述任一第二MAC地址，直到所述任一第二MAC地址对应的第二交换机接收到的所述第三数据包携带的MAC地址为其自身MAC地址为止；
将所述任一第二MAC地址对应的第二交换机作为所述主节点，所述环网中除所述任一第二MAC地址对应的第二交换机之外的交换机作为所述传输节点。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据判断结果向所述传输节点发送报文，包括：
若所述判断结果为在所述第一预设时间段内能从所述副端口接收到所述HELLO报文，则阻塞所述副端口，并向所述传输节点发送所述报文；或
若所述判断结果为在所述第一预设时间段内不能从所述副端口接收到所述HELLO报文，则开放所述副端口，并向所述传输节点发送所述报文。
3.如权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
所述传输节点监测其当前状态，以及监测其主端口和/或副端口的链路状态，其中，所述当前状态包括连接状态、断开状态以及临时阻塞状态，所述链路状态包括Down状态和Up状态；
根据所述链路状态调整所述当前状态得到调整后状态，并将所述调整后状态发送给所述主节点。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述链路状态调整所述当前状态得到调整后状态，包括：
若所述当前状态为连接状态，且所述主端口或所述副端口的所述链路状态为Down状态时，从所述连接状态切换到断开状态，并向所述主节点发送断开报文；或
若所述当前状态为断开状态，且所述主端口或所述副端口的所述链路状态为Up状态时，将所述主端口和所述副端口均恢复为Up状态，以及从断开状态切换到临时阻塞状态；或
若所述当前状态为临时阻塞状态时，判断在第二预设时间段内是否接收到所述主节点发送的COMPLETE-FLUSH-FDB报文，若接收到，则从所述临时阻塞状态切换到连接状态。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，若在第二预设时间段内未接收到所述主节点发送的COMPLETE-FLUSH-FDB报文，则从所述临时阻塞状态切换到连接状态，并放开临时阻塞端口。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
当网络拓扑改变、配置改变或传输节点报告链路状态时，通过发送报文来通知所述第一交换机和所述至少一个第二交换机之间重新发送数据包，根据重新发送的数据包重新选举主节点；或
所述第一交换机和所述至少一个第二交换机根据预设定时时间点周期性间重新发送数据包，根据重新发送的数据包重新选举主节点。
7.一种交换机，其特征在于，包括：
存储器，用于存储至少一个处理器所执行的指令；
处理器，用于执行存储器中存储的指令执行如权利要求1-6任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-6任一项所述的方法。
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