CN113938419B - 一种交换机rstp收敛增强方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交换机RSTP收敛增强方法，交换机的链路故障检测模块配置本地链路故障检测配置信息，并与交换机的RSTP模块进行联动，根据本地链路故障检测配置信息与对端交换机进行链路故障检测协商检测到通信链路故障信息，通过RUN报文将通信链路故障信息迅速通知到网络中其他交换机同时接收其他交换机发送的封装有通信链路故障信息的RUN报文，并进行解析迅速完成RSTP协议相应的处理以达到链路迅速切换的目的，进而实现故障恢复。上述方法可及时感知链路状态的问题，以及可能存在的链路单通问题，通过RUN报文快速通知全网以及处理机制加快了整网的收敛以及链路切换的时间，实现了交换机RSTP协议收敛时间从秒级别到毫秒级别的提升。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，特别是涉及一种交换机RSTP收敛增强方法。
背景技术
以太网交换网络中为了进行链路备份，提高网络可靠性，通常会使用冗余链路。但是使用冗余链路会在交换网络上产生环路，引发广播风暴以及MAC地址表不稳定等故障现象，从而导致用户通信质量较差，甚至通信中断。为解决交换网络中的环路问题，提出了生成树协议STP(Spanning Tree Protocol)。
STP是一个用于局域网中消除环路的协议。运行该协议的设备通过彼此交互信息而发现网络中的环路，并对某些端口进行阻塞以消除环路。快速生成树协议RSTP(RapidSpanning Tree Protocol)是基于STP协议，对原有的STP协议进行了更加细致的修改和补充。并且解决了STP协议收敛速度慢对的缺点。但是RSTP协议在链路拥塞的时候并不能有效的解决网络风暴的问题。
由于生成树协议本身是一种慢协议，无法满足毫秒级的链路切换需求，并且在链路出现拥塞的时候无法优先的避免环路，导致网络中出现风暴进一步加急网络拥塞，为了解决该问题，我们在RSTP协议基础上研究出了一种交换机RSTP快速收敛的增强机制。
发明内容
针对以上技术问题，本发明提供一种在通信链路故障时可迅速切换链路的交换机RSTP收敛增强方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种交换机RSTP收敛增强方法，方法包括以下步骤：
步骤S100：给交换机的链路故障检测模块配置本地链路故障检测配置信息，并与交换机的RSTP模块进行联动，当RSTP模块识别到链路故障检测模块的联动标识后，根据本地链路故障检测配置信息与对端交换机进行链路故障检测参数的协商得到协商结果；
步骤S200：当协商结果为协商完成时，周期发送第一故障检测协议报文，在预设时间内没有接收到对端交换机发送的第二故障检测协议报文则交换机判定链路存在故障，将第一故障信息封装到RUN报文中并将封装有第一故障信息的RUN报文从交换机的正常非边缘端口向外发送；
步骤S300：接收对端交换机封装有第二故障信息的RUN报文，对封装有第二故障信息的RUN报文进行解析得到解析结果，根据解析结果进行预设的流程处理进行链路切换；
步骤S400：再次接收到对端交换机发送的第三故障检测协议报文，则交换机判定链路故障恢复，将恢复信息封装到RUN报文中并将封装有恢复信息的RUN报文从交换机的正常非边缘端口向外发送。
优选地，步骤S100中根据本地链路故障检测配置信息与对端交换机进行链路故障检测参数的协商得到协商结果包括：
步骤S110：将本地链路故障检测配置信息封装到RUN报文并开始周期发送，进入等待协商状态；
步骤S120：接收对端交换机发送的第一RUN报文，根据第一RUN报文检查对端交换机的链路故障检测配置信息字段为有效时，交换机进入检测协商阶段，若双方交换机的配置信息参数协商成功，则交换机在下次发送的RUN报文中将链路故障检测协商状态置为协商成功状态；
步骤S130：再次收到对端交换机发送的第二RUN报文，根据第二RUN报文检测到对端链路故障检测协商状态为协商成功时进入协商完成状态，并停止发送协商请求状态的RUN报文，得到协商结果为协商完成。
优选地，步骤S120还包括：根据第一RUN报文检查对端交换机的链路故障检测配置信息字段为无效时，交换机继续处于等待协商状态；或若双方交换机的配置信息参数协商不成功时，交换机继续处于等待协商状态。
优选地，步骤S120中双方交换机的配置信息参数协商成功为：第一RUN报文中检测类型字段和检测周期字段与封装有本地链路故障检测配置信息的RUN报文中的检测类型字段和检测周期字段一致。
优选地，步骤S200中故障还包括硬件检测发现非边缘端口状态为DOWN或者检测到非边缘端口转发状态由Forward变为Discard，第一故障信息包括链路状态以及原因和操作信息。
优选地，步骤S300包括：
步骤S310：接收对端交换机封装有第二故障信息的RUN报文，对封装有第二故障信息的RUN报文进行解析，检查封装有第二故障信息的RUN报文是否为自身产生，若封装有第二故障信息的RUN报文为自身产生，丢弃封装有第二故障信息的RUN报文，若不为自身产生则执行步骤S320；
步骤S320：检查封装有第二故障信息的RUN报文的转发表操作字段，当操作字段为1时，刷新交换机的转发表；
步骤S330：检查封装有第二故障信息的RUN报文的Hello操作字段，当Hello操作字段为1时，发送配置BPDU；
步骤S340：检查封装有第二故障信息的RUN报文的当前已传输距离字段和最大传输距离字段，当当前已传输距离字段小于最大传输距离字段时，令当前已传输距离字段加1得到更新后的已传输距离字段，继续从交换机的正常非边缘端口转发更新后的封装有第二故障信息的RUN报文，当更新后的已传输距离字段大于或等于最大传输距离字段时，不再继续转发更新后的封装有第二故障信息的RUN报文。
优选地，步骤S310中检查封装有第二故障信息的RUN报文是否为自身产生包括：根据封装有第二故障信息的RUN报文中的BID数据字段判断封装有第二故障信息的RUN报文是否为自身产生。
优选地，步骤S400中故障恢复还包括硬件检测发现非边缘端口状态为UP或者检测到非边缘端口转发状态由Discard变为Forward，故障恢复信息包括链路状态以及原因和操作信息。
上述交换机RSTP收敛增强方法，首先交换机通过链路故障检测技术(毫秒级的检测方法)快速识别本端交换机和对端交换机的通信链路故障信息，然后通过RUN报文将该故障信息迅速通知到网络中其他交换机，网络中的交换机接收到通知消息后对封装有故障信息的RUN报文进行解析迅速完成RSTP协议相应的处理以达到链路迅速切换的目的，进而实现故障恢复。上述方法可及时感知通信链路故障，通过RUN报文快速通知全网以及处理机制加快了整网的收敛以及链路切换的时间，实现了交换机RSTP协议收敛时间从秒级别到毫秒级别的提升。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的交换机RSTP收敛增强方法流程图；
图2为本发明一实施例提供的交换机实现的RUN报文协议格式；
图3为本发明一实施例提供的RUN报文解析流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
在一个实施例中，如图1所示，一种交换机RSTP收敛增强方法，方法包括以下步骤：
步骤S100：给交换机的链路故障检测模块配置本地链路故障检测配置信息，并与交换机的RSTP模块进行联动，当RSTP模块识别到链路故障检测模块的联动标识后，根据本地链路故障检测配置信息与对端交换机进行链路故障检测参数的协商得到协商结果；
步骤S200：当所述协商结果为协商完成时，周期发送第一故障检测协议报文，在预设时间内没有接收到所述对端交换机发送的第二故障检测协议报文则交换机判定链路存在故障，将第一故障信息封装到RUN报文中并将封装有所述第一故障信息的RUN报文从所述交换机的正常非边缘端口向外发送；
步骤S300：接收对端交换机封装有第二故障信息的RUN报文，对封装有第二故障信息的RUN报文进行解析得到解析结果，根据解析结果进行预设的流程处理进行链路切换；
步骤S400：再次接收到对端交换机发送的第三故障检测协议报文，则交换机判定链路故障恢复，将恢复信息封装到RUN报文中并将封装有恢复信息的RUN报文从交换机的正常非边缘端口向外发送。
具体地，第一故障检测协议报文、第二故障检测协议报文和第三故障检测协议报文实质一样，第一故障检测协议报文是用来表示本端交换机发送到对端交换机的故障检测协议报文，第二故障检测协议报文是用来表示对端交换机发送到本端交换机的故障检测协议报文，第三故障检测协议报文是用来表示本端交换机在进行链路切换后，再次接收到的对端交换机发送到本端交换机的故障检测协议报文；第一故障检测协议报文被对端交换机接收并进行链路故障检测，具体的检测方法与本端交换机检测方法一致，同样的，封装有第一故障信息的RUN报文被对端交换机进行接收并解析，具体的解析方法与本端交换机的解析方法一致，进一步地，对端交换机可以为一个或多个，即支持点到点或点到多点的场景，点到多点的情况下本端交换机是会一直往外发送RUN报文，且本端交换机有可能会同时收到多个对端交换机发送的RUN报文，本端交换机上设置有缓冲队列机制。
在本实施例中，检测生效后，根据CFM协商Interval，三个interval的时间内没有收到对端交换机的第二链路故障检测报文即认为检测到链路故障，即预设时间为三个间隔时间。
上述交换机RSTP收敛增强方法，首先交换机通过链路故障检测技术(毫秒级的检测方法)快速识别本端交换机和对端交换机的通信链路故障，然后通过私有扩展协议(称之为：Rapid Update Notify BPDU，BPDU Type字段使用0xF5，以下简称RUN报文)将该故障迅速通知到网络中其他交换机，网络中的交换机接收到通知消息后迅速完成RSTP协议相应的处理以达到链路迅速切换的目的。进一步地，交换机实现的RUN报文协议格式如图2所示，RUN报文数据字段的说明如表1所示。
表1
在一个实施例中，步骤S100中根据本地链路故障检测配置信息与对端交换机进行链路故障检测协商得到协商结果包括：
步骤S110：将本地链路故障检测配置信息封装到RUN报文并开始周期发送，进入等待协商状态；
步骤S120：接收对端交换机发送的第一RUN报文，根据第一RUN报文检查对端交换机的链路故障检测配置信息字段为有效时，交换机进入检测协商阶段，若双方交换机的配置信息参数协商成功，则交换机在下次发送的RUN报文中将链路故障检测协商状态置为协商成功状态；
步骤S130：再次收到对端交换机发送的第二RUN报文，根据第二RUN报文检测到对端链路故障检测协商状态为协商成功时进入协商完成状态，并停止发送协商请求状态的RUN报文，得到协商结果为协商完成。
在一个实施例中，步骤S120还包括：根据第一RUN报文检查对端交换机的链路故障检测配置信息字段为无效时，交换机继续处于等待协商状态；或若双方交换机的配置信息参数协商不成功时，交换机继续处于等待协商状态。
进一步地，步骤S120中双方交换机的配置信息参数协商成功为：第一RUN报文中检测类型字段和检测周期字段与封装有本地链路故障检测配置信息的RUN报文中的检测类型字段和检测周期字段一致。
在一个实施例中，步骤S200中故障还包括硬件检测发现非边缘端口状态为DOWN或者检测到非边缘端口转发状态由Forward变为Discard，第一故障信息包括链路状态以及原因和操作信息。
具体地，当在预设时间内没有接收到所述对端交换机发送的第二故障检测协议报文则判定链路存在故障，或者检测到非边缘端口状态故障，或者检测到非边缘端口转发状态故障，之后将故障信息封装到RUN报文中并将封装有所述故障信息的RUN报文从所述交换机的其他非边缘端口即正常非边缘端口发送出去。
进一步地，结合到图2中的RUN报文协议格式，本地链路故障检测配置信息对应本地的MEPID以及CFM协商信息，链路故障检测配置信息字段对应CFM协商Info字段，链路故障检测协商状态对应CFM协商状态。
在一个实施例中，如图3所示，步骤S300包括：
步骤S310：接收对端交换机封装有第二故障信息的RUN报文，对封装有第二故障信息的RUN报文进行解析，检查封装有第二故障信息的RUN报文是否为自身产生，若封装有第二故障信息的RUN报文为自身产生，丢弃封装有第二故障信息的RUN报文，若不为自身产生则执行步骤S320；
步骤S320：检查封装有第二故障信息的RUN报文的转发表操作字段，当操作字段为1时，刷新交换机的转发表；
步骤S330：检查封装有第二故障信息的RUN报文的Hello操作字段，当Hello操作字段为1时，发送配置BPDU；
步骤S340：检查封装有第二故障信息的RUN报文的当前已传输距离字段和最大传输距离字段，当当前已传输距离字段小于最大传输距离字段时，令当前已传输距离字段加1得到更新后的已传输距离字段，继续从交换机的正常非边缘端口转发更新后的封装有第二故障信息的RUN报文，当更新后的已传输距离字段大于或等于最大传输距离字段时，不再继续转发更新后的封装有第二故障信息的RUN报文。
具体地，结合到图2中的RUN报文协议格式，转发表对应FDB，已传输距离字段对应TH，最大传输距离字段对应MH。当Hello操作字段为1时，不必等到Hello报文发送周期立马发送RSTP Hello报文即对应为配置BPDU。
在一个实施例中，步骤S310中检查封装有第二故障信息的RUN报文是否为自身产生包括：根据封装有第二故障信息的RUN报文中的BID数据字段判断封装有第二故障信息的RUN报文是否为自身产生。
在一个实施例中，步骤S400中故障恢复还包括硬件检测发现非边缘端口状态为UP或者检测到非边缘端口转发状态由Discard变为Forward，故障恢复信息包括链路状态以及原因和操作信息。
本发明提出了一种交换机RSTP快速收敛的增强机制，标准RSTP协议在网络链路发生变更的情况下重新收敛存在以下问题：首先协议是通过Hello协议报文超时来检测链路故障，而Hello报文周期最低是1秒，因此交换机无法及时感知网络的拥塞或者中间链路故障；其次从检测到链路故障或是交换机端口协议状态发生改变，到整个网络完成收敛，需要等待Hello报文在全网的更新，最下游的节点最长需要经过一个周期才能收到Hello报文从而完成协议收敛和数据链路的切换。本发明中第一方面解决的就是无法及时感知链路状态的问题，以及可能存在的链路单通问题，且通过RUN协议实现检测机制自动协商配置，也解决了检测机制配置手动配置非常复杂的问题；本发明中第二方面通过RUN报文快速通知全网以及处理机制加快了整网的收敛以及链路切换的时间；两相结合实现了交换机RSTP协议收敛时间从秒级别到毫秒级别的提升。
以上对本发明所提供的一种交换机RSTP收敛增强方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种交换机RSTP收敛增强方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤S100：给交换机的链路故障检测模块配置本地链路故障检测配置信息，并与所述交换机的RSTP模块进行联动，当所述RSTP模块识别到所述链路故障检测模块的联动标识后，根据所述本地链路故障检测配置信息与对端交换机进行链路故障检测参数的协商得到协商结果；
步骤S200：当所述协商结果为协商完成时，周期发送第一故障检测协议报文，在预设时间内所述交换机没有接收到所述对端交换机发送的第二故障检测协议报文则所述交换机判定链路存在故障，将第一故障信息封装到私有扩展协议Rapid Update Notify BPDU，BPDU Type字段使用0xF5，简称RUN报文中，并将封装有所述第一故障信息的RUN报文从所述交换机的正常非边缘端口向外发送；
步骤S300：接收所述对端交换机封装有第二故障信息的RUN报文，对所述封装有第二故障信息的RUN报文进行解析得到解析结果，根据所述解析结果进行预设的流程处理进行链路切换；
步骤S400：再次接收到所述对端交换机发送的第三故障检测协议报文，则所述交换机判定链路故障恢复，将恢复信息封装到RUN报文中并将封装有恢复信息的RUN报文从所述交换机的正常非边缘端口向外发送。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S100中根据所述本地链路故障检测配置信息与对端交换机进行链路故障检测参数的协商得到协商结果包括：
步骤S110：将所述本地链路故障检测配置信息封装到RUN报文并开始周期发送，进入等待协商状态；
步骤S120：接收所述对端交换机发送的第一RUN报文，根据所述第一RUN报文检查所述对端交换机的链路故障检测配置信息字段为有效时，所述交换机进入检测协商阶段，若双方交换机的配置信息参数协商成功，则所述交换机在下次发送的RUN报文中将链路故障检测协商状态置为协商成功状态；
步骤S130：再次收到所述对端交换机发送的第二RUN报文，根据所述第二RUN报文检测到对端交换机链路故障检测协商状态为协商成功时进入协商完成状态，并停止发送协商请求状态的RUN报文，得到协商结果为协商完成。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S120还包括：根据所述第一RUN报文检查所述对端交换机的链路故障检测配置信息字段为无效时，所述交换机继续处于等待协商状态；或若双方交换机的配置信息参数协商不成功时，所述交换机继续处于等待协商状态。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S120中双方交换机的配置信息参数协商成功为：所述第一RUN报文中检测类型字段和检测周期字段与封装有所述本地链路故障检测配置信息的RUN报文中的检测类型字段和检测周期字段一致。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S200中故障还包括硬件检测发现非边缘端口状态为DOWN或者检测到非边缘端口转发状态由Forward变为Discard，所述第一故障信息包括链路状态以及原因和操作信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S300包括：
步骤S310：接收所述对端交换机封装有第二故障信息的RUN报文，对所述封装有第二故障信息的RUN报文进行解析，检查所述封装有第二故障信息的RUN报文是否为自身产生，若所述封装有第二故障信息的RUN报文为自身产生，丢弃所述封装有第二故障信息的RUN报文，若不为自身产生则执行步骤S320；
步骤S320：检查所述封装有第二故障信息的RUN报文的转发表操作字段，当所述操作字段为1时，刷新交换机的转发表；
步骤S330：检查所述封装有第二故障信息的RUN报文的Hello操作字段，当所述Hello操作字段为1时，发送配置BPDU；
步骤S340：检查所述封装有第二故障信息的RUN报文的当前已传输距离字段和最大传输距离字段，当所述当前已传输距离字段小于所述最大传输距离字段时，令所述当前已传输距离字段加1得到更新后的已传输距离字段，继续从交换机的正常非边缘端口转发更新后的封装有第二故障信息的RUN报文，当所述更新后的已传输距离字段大于或等于所述最大传输距离字段时，不再继续转发更新后的封装有第二故障信息的RUN报文。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S310中检查所述封装有第二故障信息的RUN报文是否为自身产生包括：根据所述封装有第二故障信息的RUN报文中的BID数据字段判断所述封装有第二故障信息的RUN报文是否为自身产生。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S400中故障恢复还包括硬件检测发现非边缘端口状态为UP或者检测到非边缘端口转发状态由Discard变为Forward，故障恢复信息包括链路状态以及原因和操作信息。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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