CN1277386C - 弹性分组多环互连网络自动拓扑发现的实现方法 - Google Patents

Abstract

一种弹性分组多环互连网络自动拓扑发现的实现方法，首先将标准化的弹性分组环RPR单环网络的媒质接入控制MAC地址表示方法作了扩展定义，然后构建树状链接的双向链表和拓扑信息表单元结构，用以保存网络中的拓扑信息和节点信息，最后基于构建的链表和信息表，采用顺时针分层的方法实现多环互连网络的自动拓扑发现。本发明同时兼容单环架构的分布式自动控制特性及吸取其自动拓扑发现算法的优点，有效解决了RPR多环互连网络拓扑的路由信息自动发现和网络自动控制等方面的问题，基于链表和信息表中保存的拓扑信息和节点信息，可以完成第二层路由计算，使得网络中的任一节点可以快速地计算出到达网络中其它任何节点的路由序列。

Description

弹性分组多环互连网络自动拓扑发现的实现方法

技术领域：

本发明涉及弹性分组多环互连网络自动拓扑发现的实现方法，用于在多环互连的弹性分组环网络中实现对网络节点和链路状态等拓扑信息的自动发现，属于通信与信息系统网络传输技术领域。

背景技术：

目前，以IP为基础的因特网的迅速发展使得通信网络正逐渐由基于电路交换，优化承载话音业务的方式向基于分组交换，优化承载数据业务的方式发展。传统的电信运营商开始在城域范围内(10～100公里)将原来的局间中继网升级为多业务供应平台，对以传送话音业务为主的SDH/TDM(同步数字系列/时分复用)传送网做了较大的改进以适应指数增长的数据和视频业务的需求，而许多不同背景的新兴运营公司则没有先期投资的顾虑，利用各种新的先进技术直接组建区域型IP宽带通信网。传统的“干线网+本地网”正在演变为“核心网+接入网”的结构，其中核心网由骨干网和城域网构成，其职责是传送各种服务质量的大量信息流，就其性质而言是属于传送网的范畴。

相对于骨干网来说，城域网有其自身的特点。它面向企事业用户和居民小区用户，需要支持多种协议和速率的客户层信号，连接不同方式的接入设备，最大可覆盖城市及其郊区范围。城域网应该具有很强的带宽管理功能，为不同带宽和时延要求的业务迅速、高效地提供所需传输带宽。随着骨干网、接入网容量的大幅度提升，带宽和距离的矛盾越来越明显地集中于几十公里的数量级，因此如何合理、科学地配置城域网的拓扑结构、简化通信协议栈的层次结构，从而经济有效地提高城域网传送性能已成为社会和业界关注的热点和竞争点。

市场的需求推动人们去研究、寻找新的技术。SDH和ATM(异步转移模式)技术成功地应用于城域网，但是其技术复杂、价格昂贵；以太网技术在局域网中得到了广泛应用，走的是低价、简单的技术路线，但是缺乏有效的QoS(服务质量)、网络恢复与保护和网管机制，不能满足城域网的可靠性和扩展性方面的要求。人们于是很自然地想到了在城域范围内构建新的环形拓扑结构，通过传输类似以太网结构的分组来提供各种增强型业务，在不降低网络性能和可靠性的前提下提供更加经济的WAN/MAN(广域网/城域网)解决方案。弹性分组环(Relisient Packet Ring，RPR)技术正是在这一背景下提出的，很快受到了多个国际化标准组织、研究机构和网络设备厂商的重视。

目前基于RPR环网协议的标准化目标的大致轮廓已经形成，各界已就灵活性、可靠性、兼容性和可扩展性几个方面的问题达成共识。

RPR的媒质接入控制(MAC)层应该能无缝地嵌入IEEE802工程协议栈中，对下支持802.3和SONET/SDH(同步光网络)物理层，对上支持802.1高层和互操作规范，并能与802.3MC层互相兼容。尽管RPR技术采用了较多的新机制提高环网的资源利用效率，但是单个环的架构在一定程度上会造成带宽的浪费，资源利用效率不高。因此，国际上目前正在积极研究RPR多环互连技术，通过减小RPR环网的规模，把多个较小规模的RPR环网互连起来构成多环传输网络，可以充分利用网络资源，拓展RPR技术的使用范围。例如容量10G，二十个节点的纯环网结构每个节点分配的容量仅0.5G，若采用容量为10G的两个弹性分组环网互连，且每个环网中各分布十个节点，那么每个节点分配的容量为10G/10＝1G。显然，相对于单个环网，节点的平均分配容量增加了一倍，采用多环互连结构还可以把弹性分组环技术的应用范围从城域拓展到广域。

在RPR多环互连网络中，自动拓扑发现算法是待于深入研究的重要技术内容之一，通过自动拓扑发现算法，网络中的每个节点能够详细掌握网络的拓扑图和每条链路的状态。从而使得网络初始化配置变得极其简单，并避免了手工配置带来的错误。为了兼容RPR技术的分布式自动控制特性，吸收RPR单环技术中自动拓扑发现算法的优点，在RPR多环互连网络中怎样有效实现RPR多环自动拓扑发现算法将是目前研究的核心内容。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种弹性分组多环互连网络自动拓扑发现的实现方法，通过减小弹性分组环网的规模，把多个较小规模的弹性分组环网互连起来构成弹性分组环多环传输网络，以更充分地利用网络资源，解决网络拓扑的路由信息自动发现和网络自动控制的问题，为多环互连的具体实现提供强有力的技术支撑。

为了实现这样的目的，本发明首先将标准化的弹性分组环(RPR)单环网络(以下称RPR子网)的媒质介入控制(MAC)地址表示方法作了扩展定义，扩展定义后仍然兼容单环网络的MAC地址识别，这样就为RPR多环互连网络的自动拓扑发现提供了实现依据。其次是构建树状链接的双向链表，主要是为了存储RPR-X节点和RPR-S节点的信息，同时保存第2层(Layer 2)路由时的相关数据。其中RPR-X节点为两个RPR子网间的交叉连接节点，除了支持标准的RPR子网传输外，还支持RPR跨环传输；RPR-S节点为RPR的标准节点，只支持RPR子网传输。然后构建拓扑信息表单元结构，它主要存储每个子网的拓扑信息。拓扑信息表中的每一行为一个单元结构，存放一个MAC地址和该MAC的属性信息。树状链接双向链表结合简单的拓扑信息表可以把全网的拓扑信息映射到本地的拓扑图中，同时该数据结构能够为完成第二层路由计算提供信息，实现RPR多环互连网络中的Layer 2路由计算。最后根据构建的树状链接双向链表和拓扑信息表，以弹性分组环多环交叉互连节点(RPR-X节点)为核心，由RPR-X节点以顺时针方向分层次向网络中的其它RPR-X节点查询跨环拓扑信息，最终完成全网的拓扑信息发现。

本发明的这四个步骤的具体定义、操作和解释如下：

1.RPR单环网络MAC地址的扩展定义

RPR子网最多只包含255个节点，节点用一个字节就可以表示其地址(目前一些商用的非标准化RPR产品就是采用这种单字节方式)。本发明将标准的MAC地址(长度为6字节)的最高字节作了扩展定义，剩余的5个字节在逻辑上被区分为2部分。最低字节为逻辑域0，用来表示RPR子网中的节点地址。剩余的4字节为逻辑域1，用来表示节点所处的RPR子网的网络地址，最多可以表示232-1个子网地址，足够保证RPR的多环互连使用。虽然6字节的MAC地址被区分成两部分，但这仅仅是逻辑上的区分，对于实际的RPR网络并没有影响，在铺设RPR多环互连网络时，同一个RPR子网中的节点，其MAC地址域对应于网络地址部分的4个字节必须采用相同的值，节点的区分在于MAC地址的最低字节(节点地址域)。对于不同的RPR子网，相互之间的MAC地址对应于网络地址部分的4字节必须采用不同的值，以区分不同的RPR子网。也就是说网络地址域区分不同的RPR子网，节点地址域区分同一RPR子网中的不同节点，网络地址加上节点地址组成的MAC地址，可以唯一确定RPR多环互连网络中的任何一个节点。

2.构建树状链接的双向链表

树状链接的双向链表主要存储RPR-X节点和RPR-S节点的信息，同时保存第2层(Layer 2)路由时的相关数据。RPR-X节点为两个RPR子网间的交叉连接节点，除了支持标准的RPR子网传输外，还支持RPR跨环传输；RPR-S节点为RPR的标准节点，只支持RPR子网传输。树状链接的双向链表由以下结构单元组成：

·“逻辑层”：保存本MAC所属的RPR子网在多环自动拓扑发现时属于第几层的RPR子网。其值为1时表示是根节点，即多环自动拓扑发现算法的执行节点。

·“当前节点地址+当前网络地址”：一起组成5字节长度的当前MAC地址，以唯一识别RPR多环互连网络中的任何一个节点；

·“当前节点MAC属性”：保存当前RPR节点的MAC属性；

·“交叉连接节点MAC属性”：保存交叉连接节点的MAC属性。

·“交叉连接节点MAC地址+交叉连接节点网络地址”：一起组成5字节长度的MAC地址，以唯一识别RPR多环互连网络中的任何交叉连接节点的MAC；

·“前置MAC地址+前置网络地址”：保存了距离当前MAC地址最近的RPR-X节点的5字节长度MAC地址。当逻辑层为1时，前置MAC地址设定为-1，前置网络地址设定为0(表示不存在前置节点)；当逻辑层为2时，“前置MAC地址+前置网络地址”的值为根节点MAC地址。

·“当前环上的MAC地址数”：保存当前MAC地址所在的RPR子网上的节点数目。

·“当前地址表中的MAC地址总数”：保存当前MAC地址所在的RPR子网在自动拓扑发现时所有的MAC数。RPR-X节点在完成标准的本地子网自动拓扑发现时，如果检测到本地子网自动拓扑发现的起始节点也是RPR-X节点，则该RPR-X节点将把自己的两个MAC地址均写入拓扑发现帧中，先写当前MAC地址，再写交叉连接节点MAC地址。当前地址表中的MAC地址总数一定不小于当前环上的MAC地址数。

·“MAC地址表指针”：指向完成跨环自动拓扑发现后，树状链接双向链表上本单元中“当前节点地址+当前网络地址”所指定的RPR-X节点的MAC所在的RPR子网的拓扑信息在根节点中所存放位置的地址空间。

·“前置地址指针”：指向从根节点到达双向链表上本单元中当前节点地址所在的RPR-X节点的前一个RPR-X节点在双向链表上的位置。

·next_ptr和prior_ptr：是构建双向链表用的指针。由next_ptr和prior_ptr构建的双向链表之所以称为树状链接，是由于前置地址指针的作用，构建了从根节点到第二层的RPR-X节点的拓扑信息，然后从第二层的RPR-X节点到第三层的RPR-X节点的拓扑信息，依次类推，直到最外面一层。这一层层的链接在数据结构中称之为树，同时采用双向链表的结构存放，所以构建的RPR-X节点信息数据结构链表被称为树状链接双向链表。

3.构建拓扑信息表

为了实现RPR多环自动拓扑发现，除了能识别如上所述的网络节点信息外，还需要识别网络拓扑信息，本发明提出的拓扑信息表主要存储每个子网的拓扑信息。拓扑信息表中的每一行为一个该单元结构，存放一个MAC地址和该MAC的属性信息。拓扑信息表单元结构由以下几部分组成：

·“节点地址(一个八位位组)+网络地址(四个八位位组)”：存放5字节的MAC地址。

·“节点属性”：两字节长度，存放节点的MAC属性参数。属性参数的定义如下：

最低位                                                             最高位

RX(1比特)

SD(1比特)

RI(1比特)

WP(1比特)

WC(1比特)

FAV(3比特)

WT(3比特)

REV

其中：

RX：节点类型标记比特。RX＝1表示RPR-X节点；RX＝0表示RPR-S节点。

SD：节点中的转发缓冲区配置标记。SD＝1表示采用STQ+PTQ；SD＝0表示只有PTQ。

RI：节点MAC所在环标记。RI＝0表示外环，RI＝1表示内环。由于顺时针多环自动拓扑发现特性，决定了RI的值在多环拓扑信息表中恒定为0。

WP：保护倒换标志位。WP＝1表示该节点处于保护倒换状态；WP＝0表示该节点正常。

WC：节点MAC是否可倒换标志位。WC＝1表示该节点具有保护倒换功能；WC＝0表示没有保护倒换功能。

FAV：表示该节点使用的公平性算法的版本，数值为从1-7。

WT：表示该节点MAC的权重，数值为从1-7。

REV：保留位，可作为WT的扩展。

4.获得整个网络的拓扑信息表

当各节点分别构造了本地RPR子网的拓扑信息表后，每个RPR子网即完成了本地子网的自动拓扑发现过程。由于RPR-X节点的MAC地址由左右两部分组成(分属于两个不同的RPR子网)，标记为左MAC和右MAC，分别保存有各自所属RPR子网的拓扑信息，所以，如果左MAC为当前MAC地址，那么交叉连接节点的MAC就是右MAC，反之也成立。这两个MAC之间的通信采用交叉MAC端口进行，RPR-X节点中跨环转发的功能就是当前MAC通过交叉MAC端口向交叉连接节点的MAC转发跨环帧的过程。本地RPR子网拓扑信息在RPR-X节点的多环自动拓扑发现算法中被命名为第一层子网拓扑信息。进行多环自动拓扑发现的MAC称为根MAC，该节点为根节点。

当RPR-X节点MAC控制层的多环自动拓扑发现模块检测到本地自动拓扑发现已完成后，即启动多环自动拓扑发现过程，具体如下：

1)初始化多环自动拓扑发现数据结构，分配多环自动拓扑发现数据存储空间，把本地RPR子网的拓扑信息以顺时针方向存入多环自动拓扑发现数据空间的起始部分。初始化完毕后进入第2步。

2)每个RPR-X节点开始RPR多环网中第二层子网的自动拓扑发现过程。这里，第二层子网定义为与第一层子网直接相邻的RPR子网。根MAC向互连第一、二层RPR子网的RPR-X节点发送跨环拓扑信息查询控制帧，并且以顺时针方向向RPR-X节点发送跨环拓扑信息查询控制帧，被查询的RPR-X节点的MAC控制层接收到跨环拓扑信息查询控制帧后，构造跨环拓扑信息查询反馈控制帧，把本RPR子网中的拓扑信息以顺时针方向组织后(即RPR子网外环的拓扑信息)，组装到跨环拓扑信息查询反馈控制帧，发送回根MAC。根MAC接收到跨环拓扑信息查询反馈控制帧后，从该帧中提取拓扑信息。第二层自动拓扑发现完成后，进入第3步。

3)每个RPR-X节点开始RPR多环网中第三层子网的自动拓扑发现过程。第三层子网定义为与第二层子网直接相邻，并且不属于第一层、第二层子网的RPR子网。第三层子网的拓扑发现与第二层子网类似，根MAC采用顺时针方向依次发送跨环拓扑信息查询控制帧，接收到跨环拓扑信息查询反馈控制帧后，从该帧中提取拓扑信息。第三层自动拓扑发现完成后，进入第4步。

4)采用相同的自动拓扑发现过程，自动发现第四层、第五层等拓扑信息，直到完成所有RPR子网的拓扑信息的自动发现。此时，每个RPR-X节点上规律的保存有整个RPR多环网络中的所有节点信息。进入第5步。

5)RPR-X节点把树状链接双向链表的数据信息(保存了所有RPR-X节点信息)组织成广播帧，在本地RPR子网中广播，每个RPR-S节点从该广播帧中可以获取RPR多环互连网络中RPR-X节点的互连信息，从该RPR-X节点的互连信息，可以获得RPR多环网络拓扑结构。

以上过程中，RPR-X节点的多环自动拓扑发现模块在进行主动的多环自动拓扑发现的同时，如果接收到跨环拓扑查询，则立即暂停主动的自动拓扑发现过程，只有把本地子网的拓扑信息组装到自动拓扑发现反馈控制帧，并向查询节点反馈后，才能继续暂停的自动拓扑发现进程。

根MAC在向各RPR-X节点发送跨环拓扑信息查询控制帧时，该跨环控制帧中的地址域信息是由构建的树状链接双向链表中的信息进行初始化的。该初始化过程相当于找到一条从源节点到目的节点的转发途径(由RPR-X节点构成MAC地址序列)，由于MAC地址属于OSI-7层协议模型第二层中内容，因此该地址序列的计算称之为Layer 2路由算法。根据跨环自动拓扑发现规律，目的地节点一定是RPR-X节点，目的MAC地址(子网地址+节点地址)一定是RPR-X节点两个MAC中与根MAC相距较远的一个MAC地址。所以地址域中最后一个地址信息为目的MAC(子网地址+节点地址)，倒数第二个地址信息一定是目的地MAC所在RPR-X节点中交叉连接节点的MAC地址。基于此，可确定Layer 2路由的计算过程如下：

1)由目的地节点的MAC地址(子网地址+节点地址)所在的拓扑信息表，得到指向该拓扑信息表的RPR-X节点在双向链表中的位置(该RPR-X节点是从源节点到达目的节点的路由途径中最近的一个RPR-X节点。其左MAC和右MAC地址是Layer 2路由途径中的倒数第三，第四个地址。由自动拓扑发现算法和数据结构决定该RPR-X节点所对应的双向链表中的“当前MAC地址+当前网络地址”为倒数第三个地址，“交叉连接节点MAC地址+交叉连接节点网络地址”为倒数第四个地址)。

2)由步骤1)中得到的双向链表中RPR-X节点单元信息中的前置地址指针可以得到路由途径中再前一个RPR-X节点，计算相关的地址信息。再依次向前处理前置地址指针，直到前置地址指针指向表头地址时(此时源节点就是表头地址所指向的RPR-X节点两个MAC中的一个，为当前MAC地址，而前一个RPR-X节点是属于逻辑第二层RPR子网中的节点)，转步骤3)。

3)判定到目前为止已经构建的路由序列中最新的节点地址是否为双向链表表头指向的RPR-X节点的当前MAC地址(即根MAC地址)。如果是，则不作操作，Layer 2路由计算完成；如果否，则把该当前MAC地址加入到路由序列中，Layer2路由计算完成。

本发明的方法有效解决了RPR多环互连网络拓扑的路由信息自动发现和网络自动控制等方面的问题，解决了弹性分组环(RPR)单环架构的资源浪费问题，同时兼容单环架构的分布式自动控制特性及吸取其自动拓扑发现算法的优点，克服了传统路由设备中每一个节点都必须计算路由信息的低效率问题。

附图说明：

附图1为本发明的RPR多环互连拓扑结构图。

如图1所示，RPR多环互连网络由RPR-S节点和RPR-X节点通过光纤链路互连构成多环传输拓扑，RPR-S节点完成标准的RPR环网传输，RPR-X节点除完成RPR-S节点的功能外，还将支持跨环业务的传输。图1中给出了四个RPR子网相切，在切点上通过RPR-X节点互连的的示意图。

图2为本发明的RPR多环互连自动拓扑发现实现方法流程图。

图2给出了RPR-X节点MAC控制层中多环自动拓扑发现算法流程图。多环自动拓扑发现进程首先初始化多环自动拓扑发现的数据空间和数据结构，然后依次以顺时针方向，分层次的向其它RPR-X节点查询跨环拓扑信息，并最终在本地构建成全网的拓扑信息映射图。

图3为多环自动拓扑发现实例的拓扑结构。

图3给出了基于附图1的拓扑图，以RPR子网2中节点4为根节点时多环自动拓扑发现的拓扑信息结构。图3中，(a)给出了以RPR子网2中节点4为根节点时的三层树状拓扑信息结构，(b)给出了该树状拓扑信息结构采用本发明中的树状链接双向链表所构成的拓扑信息表结构。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明技术方案的具体实施方式作详细描述。

以附图1中的RPR多环网络拓扑为例，具体讨论RPR子网2中节点4(简称Sub2/Nd4，之后节点采用类似命名法)的多环自动拓扑发现过程，也就是该RPR-X节点的左MAC控制层中的多环自动拓扑发现算法的运行过程，由于每个RPR-X节点运行两个多环自动拓扑发现进程，整个网络中共运行了8个多环自动拓扑发现进程。

由附图1的网络拓扑分析，Sub2/Nd4发起多环自动拓扑发现，因此该节点为根节点，并且RPR子网2是第一层子网。与第一层子网直接相邻的RPR子网3、RPR子网5、RPR子网1(按顺时针方向)属于第二层子网。RPR子网4为第三层子网。附图1中的网络拓扑以Sub2/Nd4为根节点，总共具有三层子网的拓扑结构，各层子网经由RPR-X节点相互联系，因此可以直接用RPR-X节点信息表示出该拓扑结构。表示结果见附图3(a)，为一个以Sub2/Nd4为根的简单树状数据结构。下面将详细讨论Sub2/Nd4节点多环自动拓扑发现过程。

(1)RPR子网首先完成标准的本地自动拓扑发现过程，每个节点存储有本地环的拓扑信息，RPR-X节点的左MAC和右MAC各自分别存有所在RPR子网的拓扑信息。

(2)Sub2/Nd4节点检测到RPR子网2完成了本地自动拓扑发现，启动多环自动拓扑发现过程。首先建立双向链表的表头节点，记录根MAC节点Sub2/Nd4(RPR-X节点的左MAC)的信息，信息的结构在树状链接的双向链表单元结构中定义，其中逻辑层设定为1，前置MAC地址设定为-1，前置网络设定为0，前置地址指针设定为0，next_ptr与prior_ptr皆设定为0。MAC地址表指针指向本地的拓扑信息表空间，当前环上的MAC地址数为Sub2的节点数，为6，当前地址表中的MAC地址总数为本地拓扑信息表中的MAC数目，为9(在拓扑信息表中，每个RPR-X节点将占用两个MAC存储空间，第一个空间存放当前节点的MAC信息，第二空间存放交叉连接节点的MAC信息，Sub2中有3个RPR-X节点，所以共有9个地址信息)。Sub2/Nd4信息在树状链接双向链表中的相应位置为附图3(b)的第一个单元结构。

(3)Sub2/Nd4完成第一层拓扑信息表构建后，开始进行第二层RPR子网的自动拓扑发现。搜索第一层RPR子网的拓扑信息表，发现本拓扑信息表中有3个RPR-X节点(即判定属性字节1中的最低比特位)，而该3个RPR-X节点中的交叉连接节点MAC连接的是第二层RPR子网(三个节点为Sub3/Nd1，Sub5/Nd1，Sub1/Nd4)。Sub2/Nd4节点按顺时针方向，依次向该三个节点MAC的控制层发送跨环自动拓扑发现查询控制帧，这些节点接收到拓扑信息查询控制帧后，分别向根MAC发送跨环拓扑信息响应控制帧。根MAC节点接收到拓扑信息后构建树状链接双向链表(图3(b)中双向链表的2，3，4单元)和拓扑信息表。第二层RPR-X节点构建的树状链接双向链表的参数设置计算结果如下：逻辑层设定为2，前置MAC地址值设定为-4，前置网络地址设定为Sub2的子网地址，前置地址指针指向链表头(根MAC的链表单元)，MAC地址表指针指向相应存储拓扑信息的地址空间。其余的参数按照相关的定义进行计算设定。

(4)Sub2/Nd4节点完成了第二层拓扑发现后，搜索第二层拓扑信息表中的RPR-X节点，如果搜索到的RPR-X节点在双向链表中已经出现，则表示该节点属于已处理完的拓扑层；如果搜索到的RPR-X节点在双向链表中没有出现，表示该节点是属于第三层RPR子网。在本例中，搜索到的第三层RPR-X节点为Sub4/Nd1，根MAC节点Sub2/Nd4向该节点发送跨环自动拓扑发现控制帧，得到Sub4子网的拓扑信息，构建树状链接双向链表(附图3(b)中双向链表的第5单元)和跨环拓扑信息表。

(5)第三层RPR子网多环自动拓扑发现完后，依次进行第四层、第五层等后面层次的拓扑自动发现过程(如果存在的话)。本例中只有三层RPR子网，所以完成第(4)步后，Sub4/Nd2判定出没有可发现的RPR子网信息，即停止本节点上的自动拓扑发现过程。

(6)Sub2/Nd4完成多环自动拓扑发现后，把树状链接双向链表的数据信息组织成广播帧，在RPR子网2中广播，该子网中的每个RPR-S节点从该广播帧中可以获取附图1多环互连网络拓扑中RPR-X节点的互连信息，进而推导出整个网络的结构。

综上过程，可得Sub2/Nd4所构造的全网的拓扑信息表如下。

子网2/节点4的多环拓扑信息表

List-1	List-2	List-3	List-4	List-5
					4 2 19 11 3 19 15 2 18 16 2 19 11 5 19 11 2 19 1	1 3 19 14 2 19 12 3 18 13 3 18 14 3 19 11 4 19 1	1 5 19 16 2 19 12 5 18 13 5 18 14 5 18 15 5 18 1	4 1 19 11 2 19 15 1 18 16 1 18 11 1 18 12 1 18 1	1 4 19 14 3 19 12 4 18 13 4 18 14 4 18 15 4 18 1

以上子网2/节点4的多环拓扑信息表给出了在附图1所示拓扑的RPR子网2中，以节点4为根节点完成多环自动拓扑发现后所获得的拓扑信息表，它就是该节点所获的全网拓扑信息。

其中，List-1为第一层子网的拓扑信息，List-2，List-3，List-4为第二层子网的拓扑信息，分别对应了RPR子网3，5和1。List-5为第三层子网的拓扑信息，对应了RPR子网4。对于List-1，它包含6个节点，其中的3个节点为RPR-S节点(3个MAC地址)，另外3个为RPR-X节点，它们有6个MAC地址(每个RPR-X节点有两个MAC)。所以LIST-1共有9行数据，同理可知List2-5中的情况。对于每个List来说，它有四列数据，其含义由拓扑信息表单元结构定义。从左往右分别为节点地址，子网地址，节点属性字节2，节点属性字节1。由属性字节1的最低位比特是否为1，可以判定该MAC所在的节点是否为RPR-X节点。例如：由LIST-1的第一行数据“4 2 19 1”，可得节点地址和子网地址分别为4和2，由数值1可得该节点的属性为RPR-X节点。数值19为节点属性字节2，为节点MAC的权重，本发明未着重强调。

最后，以Sub2/Nd4自动发现第三层子网过程中路由地址计算过程补充说明Layer 2路由的实现实例。Sub2/Nd4节点完成了第二层拓扑发现后，搜索第二层拓扑信息表中的RPR-X节点，搜索到Sub3/Nd4与Sub4/Nd1所构成的RPR-X节点尚不存在于双向链表中，即该节点是属于第三层RPR子网。其中目的地Sub4/Nd1节点为RPR-X节点的当前MAC地址，该MAC地址为Layer 2路由序列中的最末地址(0-0-0-4-1)，而Sub3/Nd4为该RPR-X节点的交叉连接节点的MAC，该MAC地址为路由序列的倒数第二个地址(0-0-0-3-4)。由刚才搜索的第二层拓扑信息表可以得到指向该信息表的双向链表中的RPR-X节点信息，即附图3(b)中的第二个单元(Sub3/Nd1作为当前MAC地址的RPR-X节点)。显然双向链表中该RPR-X节点是与目的Sub4/Nd1节点相邻最近的RPR-X节点，该双向链表单元的“当前节点地址+当前网络地址”的值为Layer2路由序列的倒数第三个地址(0-0-0-3-1)，而“交叉连接节点MAC地址+交叉连接节点网络地址”的值为Layer2路由序列的倒数第四个地址(0-0-0-2-4)。此时双向链表该单元中前置地址指针指向表头，“前置MAC地址+前置网络地址”的值为根节点的MAC地址，同时最前的Layer 2路由序列地址(即倒数第四个地址)就是根节点的MAC地址，此时Layer 2路由序列计算结束。

Claims (1)

1、一种弹性分组多环互连网络自动拓扑发现的实现方法，其特征在于包括如下具体步骤：

(1)弹性分组环RPR单环网络媒质接入控制MAC地址的扩展定义：将标准的MAC地址的最高字节作扩展定义，剩余的5个字节在逻辑上区分为2部分，最低字节为逻辑域0，用来表示RPR子网中的节点地址，剩余的4字节为逻辑域1，用来表示节点所处的RPR子网的网络地址，网络地址域区分不同的RPR子网，节点地址域区分同一RPR子网中的不同节点，网络地址加上节点地址组成的MAC地址，可以唯一确定RPR多环互连网络中的任何一个节点；

(2)构建树状链接的双向链表：双向链表存储RPR-X节点和RPR-S节点的信息，同时保存第二层路由时的相关数据，RPR-X节点为两个RPR子网间的交叉连接节点，除了支持标准的RPR子网传输外，还支持RPR跨环传输；RPR-S节点为RPR的标准节点，只支持RPR子网传输，树状链接的双向链表的结构包括：逻辑层、当前节点地址+当前网络地址、当前节点MAC属性、交叉连接节点MAC属性、交叉连接节点MAC地址+交叉连接节点网络地址、前置MAC地址+前置网络地址、当前环上的MAC地址数、当前地址表中的MAC地址总数、MAC地址表指针、前置地址指针、next_ptr和prior_ptr；其中逻辑层保存当前MAC所属的RPR子网在多环自动拓扑发现时属于第几层的RPR子网，其值为1时表示是根节点；前置MAC地址+前置网络地址保存距离当前MAC地址最近的RPR-X节点的5字节长度MAC地址；MAC地址表指针指向为完成跨环自动拓扑发现后，树状链接双向链表上本单元中当前节点地址+当前网络地址所指定的RPR-X节点的MAC所在的RPR子网的拓扑信息在根节点中所存放位置的地址空间；前置地址指针指向为从根节点到达双向链表上本单元中当前节点地址所在的RPR-X节点的前一个RPR-X节点在双向链表上的位置；next_ptr和prior_ptr是构建双向链表用的指针；

(3)构建拓扑信息表：拓扑信息表单元结构包括节点地址+网络地址、节点属性，其中节点属性的最低比特RX为节点类型标记比特，RX＝1表示RPR-X节点，RX＝0表示RPR-S节点；

(4)获得整个网络的拓扑信息表：当RPR-X节点MAC控制层的多环自动拓扑发现模块检测到本地自动拓扑发现已完成后，即启动多环自动拓扑发现过程：

1)初始化多环自动拓扑发现数据结构，分配多环自动拓扑发现数据存储空间，把本地RPR子网的拓扑信息以顺时针方向存入多环自动拓扑发现数据空间的起始部分；

2)每个RPR-X节点开始RPR多环网中第二层子网的自动拓扑发现过程，第二层子网定义为与第一层子网直接相邻的RPR子网，根MAC向互连第一、二层RPR子网的RPR-X节点发送跨环拓扑信息查询控制帧，并且以顺时针方向向RPR-X节点发送跨环拓扑信息查询控制帧，被查询的RPR-X节点的MAC控制层接收到跨环拓扑信息查询控制帧后，构造跨环拓扑信息查询反馈控制帧，把本地RPR子网中的拓扑信息以顺时针方向组织后，组装到跨环拓扑信息查询反馈控制帧，发送回根MAC，根MAC接收到跨环拓扑信息查询反馈控制帧后，从该帧中提取拓扑信息；

3)每个RPR-X节点开始RPR多环网中第三层子网的自动拓扑发现过程，第三层子网定义为与第二层子网直接相邻，并且不属于第一层、第二层子网的RPR子网，根MAC采用顺时针方向依次发送跨环拓扑信息查询控制帧，接收到第三层子网跨环拓扑信息查询反馈控制帧后，从该帧中提取拓扑信息；

4)采用相同的自动拓扑发现过程，自动发现第四层、第五层拓扑信息，直到完成所有RPR子网的拓扑信息的自动发现，此时，每个RPR-X节点上规律的保存有整个RPR多环网络中的所有节点信息；

5)RPR-X节点把树状链接双向链表的数据信息组织成广播帧，在本地RPR子网中广播，每个RPR-S节点从该广播帧中获取RPR多环互连网络中RPR-X节点的互连信息，从该RPR-X节点的互连信息，可以获得RPR多环网络拓扑结构。

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