CN115913870A

CN115913870A - 一种动态nc的选举方法

Info

Publication number: CN115913870A
Application number: CN202211559901.5A
Authority: CN
Inventors: 汪革; 李毅; 彭双庭; 周德炎
Original assignee: Shanghai Baud Communication Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Baud Communication Technology Co ltd
Priority date: 2022-12-06
Filing date: 2022-12-06
Publication date: 2023-04-04

Abstract

本发明公开了一种动态NC的选举方法，其通过引入NC发现协议，由最高优先级的设备定期发送NCDP报文至当前二层网络中以通告设备当前状态，并依据设备优先级快速选举NC设备。基于本发明提供的方案能够在局域网中快速确认一个设备成为NC或者在原有NC缺失时可以重新选举一个新NC，是实现跨平台统一通信网关的NC虚拟化功能重要的一部分。

Description

一种动态NC的选举方法

技术领域

本发明涉及网络设备设计技术，具体涉及动态NC的选举技术。

背景技术

名词解释：

NC－Network Controller，网络控制器。

NCDP－Network Controller Discovers Protocols，网络控制器发现协议。

AP－Access Point，接入点。

NC是在组网中比较常见的设备之一，对本网无线AP、交换、路由网关等提供统一管理的能力。

现有网络中通常是以固定的设备作为整网的NC，当该设备从组网中被移除或者故障以后，现有网络并不能从其他类型的设备中选举另外一台设备承担NC功能，从而丧失一个全网控制能力。另外在一些小场景下单独配置一台NC无异于增加部署成本，实用性不强。

由此可见，提供一个灵活动态的虚拟网络控制器方案为本领域亟需解决的问题。

发明内容

针对现有网络结构中不能实时有效选举出一个NC的问题，本发明的目的在于提出一种动态NC的选举方法，以实现发现或者选举一台设备承担网络控制器的功能，达到对同一局域网的网络设备进行统一的管理的目的。

为了达到上述目的，本发明提供的动态NC的选举方法，基于NC发现协议，由最高优先级的设备定期发送NCDP报文至当前二层网络中以通告设备当前状态，并依据设备优先级快速选举NC设备。

进一步的，所述选举方法中，其他低优先级的设备接收到高优先级的NCDP广播报文后，进入观察周期且顺利通过规定观察期间内，则确认发送NCDP报文的最高优先级设备为NC设备，并通过认证接入到该NC设备。

进一步的，所述观察周期为NCDP报文发送间隔时间的整数倍，观察周期的起点为接收到高优先级的NCDP报文的时间。

进一步的，所述选举方法中，若其他低优先级的设备没有更高优先级的设备通过其观察期，如已经接入到NC，则保持接入状态；如未接入到NC，则会开始发送NCDP报文。

进一步的，所述选举方法中在发送间隔时间与本设备量化时间的总和的时间范围内低优先级设备接收高优先级设备发送的NCDP广播报文超时，则低优先级设备开始发送NCDP广播报文。

进一步的，所述选举方法中，最高优先级的设备在发送NCDP广播报文期间未收到更高优先级的NCDP广播报文，并达到规定时间，该最高优先级的设备则开启NC服务。

进一步的，所述选举方法中，最高优先级的设备在发送NCDP广播报文期间收到更高优先级的NCDP广播报文，则停止发送NCDP广播报文，并同时关闭NC服务。

基于本发明提供的方案能够在同一个二层网络里面可以动态的选举出一个资源和性能最合适的设备承载NC功能，在原有NC出现问题时也能实时的把NC功能切换到其他设备上，达到对同一局域网的网络设备进行统一的管理的目的。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明实例中涉及的NC选举机制状态机示例图；

图2为本发明实例中涉及的NC选举机制示例图；

图3为本发明实例中涉及的NCDP报文结构示例图；

图4为本发明实例中涉及的NC选举网络拓扑示例图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明方案通过引入NC发现协议来构建动态NC选举机制，以在局域网中快速确认一个设备成为NC或者在原有NC缺失时可以重新选举一个新NC设备，由此来提升组网的便捷性、安全性、可靠性。

本方案中的NC发现协议具体为基于NCDP报文通告唯一标识、优先级等信息；并依据优先级来确定局域网中的NC，即优先级越高成为NC的可能性越大。

具体的，本发明方案中基于NC发现协议，最高优先级的设备定期发送NCDP报文至当前二层网络中以通告设备当前状态，并依据设备优先级快速选举NC设备。

在此基础上，若其他低优先级的设备接收到高优先级的NCDP广播报文后，进入观察周期且顺利通过规定观察期间内，则确认发送NCDP报文的最高优先级设备为NC设备，并通过认证接入到该NC设备。

若在规定时间内低优先级设备接收高优先级设备发送的NCDP广播报文超时，则低优先级设备开始发送NCDP广播报文。

这里的规定时间为相关的时间是否在发送间隔时间与本设备量化时间(1－本设备的优先级/256)的总和的时间范围内。

若最高优先级的设备在发送NCDP广播报文期间未收到更高优先级的NCDP广播报文，并达到规定时间，该最高优先级的设备则开启NC服务。

若最高优先级的设备在发送NCDP广播报文期间收到更高优先级的NCDP广播报文，则停止发送NCDP广播报文，并同时关闭NC服务。

这里需要说明的，这里的观察周期为NCDP报文发送间隔时间的整数倍，观察周期的起点为接收到高优先级的NCDP报文；处于观察期间的设备不发送NCDP报文且不改变原有NC的接入状态，在观察周期范围内可以不间断接收到高优先级NCDP报文则视为通过观察期。

进一步的，若其他低优先级的设备没有更高优先级的设备通过其观察期，如已经接入到NC，则保持接入状态；如未接入到NC，则会开始发送NCDP报文。

在本发明的一些实施方式中，如图1所示，在实现本发明提供的动态NC选举方案时，通过在NC选举中针对相应的设备定义三种状态机：初始状态、活动状态、备份状态来配合实现NC设备动态选举。

其中只有处于活动状态的设备才可以启用NC功能；备份状态的设备根据优先级选举出NC，成功选举的设备启动NC服务功能，其他设备接入到该NC设备。

据此，选举出的NC设备周期性向备份组内所有其他设备发送NCDP通告报文，以公布其信息(优先级等)和工作状况。

如果NC设备停止服务时，NC备份状态设备将根据优先级重新选举新的NC。

原设备恢复服务或者新设备接入时，如果优先级高于现NC优先级，则主动发送NCDP报文竞选成为新NC。

如图2所示，基于三种状态机进行NC动态选举的过程如下：

设备初始进入初始状态，创建超时定时器。

由初始态进入备份态后开始接收NCDP报文。

处于备份态的设备在接收超时时间内收到更高优先级的NCDP报文则继续保持备份态。

处于备份态的设备在接收超时时间内没有收到更高优先级的NCDP报文则进入到活动态并且开始发送NCDP报文。

如果在活动态接收到更高优先级报文则停止发送NCDP报文并切换到备份态。

由上可知，本NC动态选举方案中参与选举的设备根据自身能力定义相应的优先级；并根据优先级来确定同二层网元中每台设备的角色(活动态设备或备份态设备)；优先级越高，则越有可能成为活动态设备。

如果活动态设备的优先级高于或等于自己的优先级，则备份态设备保持备份状态。

如果活动态设备的优先级低于备份态的优先级，备份态设备将切换成活动状态。

如果多个设备同时切换到活动态状态，通过NCDP通告报文的交互后，优先级较低的设备将切换成备份态状态，优先级最高的设备成为活动态设备。

本发明方案中涉及到的NCDP报文为基于UDP的广播报文。参见图3，其所示为本发明中NCDP报文的结构示例。

作为举例，该NCDP报文主要包括version字段、type字段、priority字段、MAC字段、seq字段、Rsvd字段、Adver Int最大通告间隔、Length字段以及Payload字段。

其中，version字段指定此包的NDCP协议版本。

type字段指定此NCDP包的类型。

priority字段指定发送报文设备的优先级。

MAC字段指定发送设备的mac地址。

seq字段指定发送设备的发送序列号。

Rsvd保留字段。

Adver Int最大通告间隔表示通告之间的时间间隔。

Length字段指定数据部分长度。

Payload字段有指定数据载荷。

如此构成的NCDP报文能够有效的用于当前二层网络中对外通告本设备唯一标识、优先级、通告间隔等信息，并可以通过数据字段进行一些私有信息扩展。

本发明提供的动态NC的选举方案可以自动根据局域网的设备情况自动选举一台最合适的设备承担网络控制器的功能，也可以支持网络控制器冗余备份时充当实时主备切换的功能；同时也是实现跨平台统一通信网关的NC虚拟化功能重要的一部分。

针对本发明提供的方案，以下通过相应的实例来进一步说明本发明方案的具体应用。

参见图4，其所示为本实例中涉及到的NC选举的网络拓扑，此图中R1、R2、R3、SW1是在同一个二层网络中支持NC功能的跨平台统一通信网关和交换机。优先级顺序依次是R1>R2>R3。

R1、R2、R3接入到同一个二层网络中，R1因为在超过等待期后未收到比本设备优先级更高的NCDP报文而开始发送NCDP报文；R2、R3因为接收到更高优先级R1的NCDP报文而接入到R1，接受R1的统一管理。

当R1正常工作时会定期发送NCDP报文，发送周期为Advertisement_Interval，默认为1秒。

当R2、R3接收到R1的NCDP报文时，预设的一个观察时长，在观察时长达到后R1的NCDP报文稳定，则将该R1视为稳定状态。观察时长Observe_Interval的值为：T1*Advertisement_Interval,T1可配置默认值为2。

当R1关闭NC功能时，会发送优先级为0的通告报文，用来使R2、R3快速切换成活动态。R2、R3从备份态切换到活动态的时间的计算方式为：Skew_time＝1－本设备的优先级/256，单位为秒。如果在切换时间内收到更高优先级的NCDP报文则该设备停止切换继续保持备份状态。

当R1发生网络故障而不能发送通告报文的时候，R2、R3并不能立即知道R1的工作状况。等到NC_Down_Interval定时器超时后，才会认为R1无法正常工作，从而将状态切换为活动态。NC_Down_Interval计算方式为：Observe_Interval+Skew_time。如果在切换时间内收到更高优先级的NCDP报文则该设备停止切换继续保持备份状态。

由上可知，采用本发明提供的NC选举方案能够在局域网中快速确认一个设备成为NC或者在原有NC缺失时可以重新选举一个新NC，并且可以保证在设备状态不稳定时提供一个可靠的选举方法。

上述本发明的方法，或特定系统单元、或其部份单元，为纯软件架构，可以透过程序代码布设于实体媒体，如硬盘、光盘片、或是任何电子装置(如智能型手机、计算机可读取的储存媒体)，当机器加载程序代码且执行(如智能型手机加载且执行)，机器成为用以实行本发明的装置。上述本发明的方法与装置亦可以程序代码型态透过一些传送媒体，如电缆、光纤、或是任何传输型态进行传送，当程序代码被机器(如智能型手机)接收、加载且执行，机器成为用以实行本发明的装置。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.动态NC的选举方法，其特征在于，基于NC发现协议，由最高优先级的设备定期发送NCDP报文至当前二层网络中以通告设备当前状态，并依据设备优先级快速选举NC设备。

2.根据权利要求1所述的动态NC的选举方法，其特征在于，所述选举方法中，其他低优先级的设备接收到高优先级的NCDP广播报文后，进入观察周期且顺利通过规定观察期间内，则确认发送NCDP报文的最高优先级设备为NC设备，并通过认证接入到该NC设备。

3.根据权利要求2所述的动态NC的选举方法，其特征在于，所述选举方法中，若其他低优先级的设备没有更高优先级的设备通过其观察期，如已经接入到NC，则保持接入状态；如未接入到NC，则会开始发送NCDP报文。

4.根据权利要求2或3所述的动态NC的选举方法，其特征在于，所述观察周期为NCDP报文发送间隔时间的整数倍，观察周期的起点为接收到高优先级的NCDP报文的时间。

5.根据权利要求1所述的动态NC的选举方法，其特征在于，所述选举方法中，在发送间隔时间与本设备量化时间的总和的时间范围内低优先级设备接收高优先级设备发送的NCDP广播报文超时，则低优先级设备开始发送NCDP广播报文。

6.根据权利要求1所述的动态NC的选举方法，其特征在于，所述选举方法中，最高优先级的设备在发送NCDP广播报文期间未收到更高优先级的NCDP广播报文，并达到规定时间，该最高优先级的设备则开启NC服务。

7.根据权利要求1所述的动态NC的选举方法，其特征在于，所述选举方法中，最高优先级的设备在发送NCDP广播报文期间收到更高优先级的NCDP广播报文，则停止发送NCDP广播报文，并同时关闭NC服务。