CN1859381A - 一种在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议的方法，包括以下步骤：A.对应每个即将组成虚拟路由冗余协议组的网络设备的弹性分组环接口，创建支持多个介质访问控制地址的接口；B.将所有即将组成虚拟路由冗余协议组的网络设备的弹性分组环接口和支持多个介质访问控制地址的接口，划分在一个虚拟局域网内；C.在划分的虚拟局域网内运行虚拟路由冗余协议，生成一个或一个以上的虚拟三层交换设备。本发明还公开了一种在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议的系统。本发明所提供的方法及系统，通过在网络设备创建虚拟以太网接口，在包含虚拟以太网接口和弹性分组环接口的虚拟局域网内运行虚拟路由冗余协议，即可生成多个虚拟三层交换设备。

Description

一种在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议的方法及系统
技术领域
本发明涉及路由技术，尤指一种在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议的方法及系统。
背景技术
图1为在弹性分组环(RPR，Resilient Packet Ring)上实现虚拟路由冗余协议(VRRP，Virtual Router Redundancy Protocol)的系统结构图。如图1所示，该系统包括网络设备A11、网络设备B12、网络设备C13、网络设备D14、网络设备E15、网络设备F16。网络设备A11至网络设备F16为支持RPR协议的网络设备，网络设备A11至网络设备F16之间采用RPR技术进行连接。其中，网络设备A11至网络设备F16之间采用RPR技术进行连接时，网络设备A11至网络设备F16的RPR接口支持两种工作模式，即路由模式和桥模式。路由模式是指，RPR接口上承载的是IP业务或MPLS业务等；桥模式是指，RPR接口上承载的是以太网业务。这里所述的网络设备可以是支持RPR协议的路由器或三层交换机等。如图1所示，通过在网络设备A11和网络设备B12上的RPR接口运行VRRP协议，即可组成VRRP组同时虚拟出一个RPR接口。对网络设备C13至网络设备F16来说，网络设备A11和网络设备B12组成的VRRP组相当于一个虚拟三层交换设备17，该虚拟三层交换设备17具有三层交换机或路由器的功能；虚拟出的一个RPR接口对网络设备C13至网络设备F16相当于虚拟三层交换设备17上的缺省网关，RPR环上的网络设备C13至网络设备F16通过访问虚拟三层交换设备17上的RPR接口与其它网络进行通信。
上文中所述的RPR环为互逆双环的拓扑结构，RPR环的双环均能传输数据，这两个环分别被称为0环和1环。如图2所示，RPR0环的数据传送方向为顺时针方向，RPR1环的数据传送方向为逆时针方向。每个RPR环上的网络设备都采用以太网中用到的48位介质访问控制(MAC，MediumAccess Control)地址作为地址标识。
上文中所述VRRP协议的功能为：将网络中的一个以上的路由器组成一个或一个以上的VRRP组，每个VRRP组对网络中的未组成VRRP组的设备来说相当于一个虚拟的路由器。如图3所示，以太网中的主机A、B、C分别通过路由器A、B、C与互联网进行通信。在路由器A、B、C上运行VRRP协议，将网络中的路由器A、B和C组成VRRP组，虚拟成一个路由器，以太网上的主机则通过这个虚拟路由器与互联网进行通信。
现有技术中，当一组网络设备通过运行VRRP协议组成VRRP组，产生一个虚拟三层交换设备时，VRRP组中的每个网络设备均会根据VRRP协议产生一个虚拟MAC地址和IP地址。根据IEEE802.17协议，RPR环上网络设备的RPR接口除了支持自身的MAC地址外，最多只能再支持2个MAC地址，即最多只能组成2个VRRP组，产生2个虚拟三层交换设备。因此，当网络中需要运用VRRP协议虚拟产生多个三层交换设备，以提供多种功能的服务和较高的传输带宽时，现有技术的方法将不能满足网络的需要。不仅如此，RPR环上的一组网络设备根据VRRP虚拟成一个三层交换设备后，由于VRRP协议的限制，构成虚拟三层交换设备的备份节点最快3秒才能检测到主节点发生故障失效。因此，VRRP协议中这种较慢的主备切换速度，不能满足一些实时业务的需求。这里，所述构成虚拟三层交换设备的主节点为组成VRRP组的主节点，VRRP组中的主节点为组成VRRP组的一个网络设备的物理实体，主要负责虚拟三层交换设备的三层交换的工作；所述构成虚拟三层交换设备的备份节点为组成VRRP组的备份节点，当主节点无法正常运行时，则代替主节点完成虚拟三层交换设备的主要工作。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议的方法，应用该方法能够在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议，并且能够在弹性分组环上运用虚拟路由冗余协议实现多个的虚拟路由器。
本发明的又一目的在于提供一种在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议的系统，应用该系统能够在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议，并且能够在弹性分组环上运用虚拟路由冗余协议实现多个的虚拟路由器。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议的方法，包括以下步骤：
A、对应每个即将组成虚拟路由冗余协议组的网络设备的弹性分组环接口，创建支持多个介质访问控制地址的接口；
B、将所有即将组成虚拟路由冗余协议组的网络设备的弹性分组环接口和支持多个介质访问控制地址的接口，划分在一个虚拟局域网内；
C、在划分的虚拟局域网内运行虚拟路由冗余协议，生成一个或一个以上的虚拟三层交换设备。
另外，在执行步骤A之前进一步包括：设置弹性分组环上的网络设备，使其上的RPR接口支持桥模式，所述支持多个介质访问控制地址的接口为虚拟以太网接口。
另外，该方法进一步包括：当虚拟路由冗余协议组中的主节点发现弹性分组环发生拓扑结构变化时，执行以下步骤：
D、发送虚拟路由冗余协议扩散报文；
E、判断是否收到了其他主节点发送的虚拟路由冗余协议扩散报文，如果是，则根据虚拟路由冗余协议协商产生新的主节点，各未被协商为主节点的备份节点记录协商产生的主节点的介质访问控制地址；否则，不做处理。
另外，该方法进一步包括：虚拟路由冗余协议组中的备份节点记录主节点的介质访问控制地址，当弹性分组环上发生拓扑结构变化时，执行以下步骤：
备份节点检查当前自身的拓扑表是否存在记录的主节点的介质访问控制地址，如果存在，则不做处理；如果不存在，则认为主节点失效，并与其他备份节点根据虚拟路由冗余协议协商产生新的主节点，各未被协商为主节点的备份节点记录协商产生的主节点的介质访问控制地址。
一种在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议的系统，网络设备通过弹性分组环进行连接，在即将组成虚拟路由冗余协议组的网络设备的弹性分组环接口上运行虚拟路由冗余协议，生成虚拟三层交换设备，
即将组成虚拟路由冗余协议组的网络设备中进一步包括支持多个介质访问控制地址的接口，所述支持多个介质访问控制地址的接口和弹性分组环接口在同一虚拟局域网内，并在该虚拟局域网内运行虚拟路由冗余协议。
其中，所述支持多个介质访问控制地址的接口为虚拟以太网接口。
本发明所提供的一种在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议的方法，通过在RPR环上即将组成VRRP组的网络设备上创建以太网(VE，VirtualEthernet)接口，并将所有即将组成VRRP组的网络设备的VE接口和RPR接口划分在同一个VLAN内，接着在所划分的VLAN内运行VRRP协议，即可在RPR环上实现VRRP协议。同时，由于是在网络设备上创建的VE接口可以支持一个以上的MAC地址，因此该方法在可以RPR环上实现生成多个VRRP组，产生多个虚拟三层交换设备。
另外，本发明所提供的一种在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议的系统，由于使网络设备上的RPR接口支持桥模式，并且在即将组成VRRP组的网络设备上创建VE接口，在创建的VE接口上运行VRRP协议，因此在PRR环上实现生成多个VRRP组，产生多个虚拟三层交换设备。
附图说明
图1为现有技术在RPR环上实现VRRP协议的系统结构图；
图2为现有技术RPR环的拓扑结构示意图；
图3为现有技术中运用VRRP协议组成虚拟路由器示意图；
图4为本发明实现在RPR环上实现VRRP协议的流程图；
图5为本发明在RPR环上实现VRRP协议的系统结构图。
具体实施方式
本发明的核心思想是：对应RPR环中网络设备的RPR接口创建支持多个MAC地址的接口，将支持多个MAC地址的接口和RPR接口划分在一个虚拟局域网(VLAN Virtual LAN)中，在划分的VLAN内运行VRRP协议，则可在RPR环中实现多个虚拟的三层交换设备。
在本实施例中，对应网络设备的RPR接口创建支持多个MAC地址的接口为VE接口。由于需要在网络设备的RPR接口上创建VE接口，因此需要使RPR环上网络设备的RPR接口都支持桥模式。使RPR环上网络设备的RPR接口都支持桥模式的原因为：从VE接口发出的报文均为二层以太网报文，如果在路由模式下，该报文无法直接承载在RPR环上，因此，使网络设备上的RPR接口支持桥模式，在桥模式下网络设备会对二层以太网报文进行RPR协议的封装，这样就能使从VE接口发出的报文可以承载到RPR环上。
为使实施例能够清楚明白的体现本发明的主要技术特征，在此列举由RPR环中的2个网络设备，假设为网络设备A和网络设备B，组成3个虚拟三层交换设备的过程。首先，根据VRRP协议设置RPR环上所有网络设备的RPR接口支持桥模式下，这里包括网络设备A和网络设备B。使网络设备的RPR接口支持桥模式下以后，具体过程如图4所示：
步骤401：分别在网络设备A和网络设备B上对应的RPR接口创建一个VE接口，并设置创建的VE接口的MAC地址和IP地址。VE接口具有和以太网接口相同的性质，可以支持多个MAC地址。
步骤402：将网络设备A上的VE接口、RPR接口和网络设备B上的VE接口、RPR接口划分在同一个VLAN内。
步骤403：首先针对要组成的3个VRRP组分别设置三个VRRP组标识以及相应的IP地址，然后在划分的虚拟局域网内运行以太网VRRP协议，即可生成3个VRRP组，虚拟出的3个虚拟三层交换设备。这3个虚拟交换设备分别具有事先设置的VRRP组标识以及相应的IP地址。
图5为本发明在RPR环上实现VRRP协议的系统结构图。在如图5所示的系统结构图中，同样以RPR环的2个网络设备，假设为网络设备A和网络设备B，组成3个虚拟三层交换设备为例进行介绍，具体包括网络设备A51、网络设备B52、网络设备C53、网络设备D54、网络设备E55、网络设备F56，网络设备A51至网络设备F56通过RPR环进行连接，设置使网络设备A51至网络设备F56上的RPR接口支持桥模式下。如图5所示，在即将组成VRRP组的网络设备A和网络设备B中还包括VE接口，用于将网络设备A的VE接口、RPR接口和网络设备B的VE接口、RPR接口划分在同一个VLAN中，并在设置3个IP地址以及相应的组标识之后，在划分的VLAN内运行以太网VRRP协议，即可组成3个VRRP组、生成3个虚拟三层交换设备。
图4所示的流程和图5所示的系统，为由2个网络设备组成3个VRRP组、生成3个虚拟三层交换设备的流程以及系统结构。当需要由2个网络设备组成一个以上的VRRP组及虚拟三层交换设备时，只需根据VRRP协议设置一个以上的IP地址以及组标识，在划分的VLAN内运行VRRP协议即可实现组成一个以上的VRRP组及虚拟三层交换设备。如需要由RPR环上的多个网络设备组成一个以上的VRRP组时，则可以按照如图4所示的方法，只需在即将组成VRRP组的多个网络设备上创建VE接口，并使这多个网络设备的RPR接口和VE接口划分在同一VLAN内之后，根据VRRP协议设置一个以上的组标识以及相应的IP地址，在划分的VLAN内运行VRRP协议即可实现组成一个以上的VRRP组及虚拟三层交换设备。
在本文中，现有技术和本发明列举的RPR环的网络设备均为6个。在实际的应用，RPR环上的网络设备可以是任意多个，此时，RPR环上创建多个VRRP组，虚拟产生多个虚拟三层交换的方法及系统与本发明中提出的方法及系统相同，在此不再详述。
在RPR环上实现VRRP协议方法的基础上，本发明同时提供了一种加快VRRP组中主备切换速度的方法。其中，所述主备切换是VRRP组连通域中各节点协商产生主节点的操作。连通域是指，在VRRP组中一个连通域内的各个节点彼此之间均能进行信息或业务的交互。由于VRRP组中成员的故障或者其他原因使VRRP组的各连通域所含的节点发生变化，导致划分了新的连通域或者改变了连通域中成员的结构时，使原来的主节点失效或者一个连通域内出现了多个主节点，因此需要在新的连通域中进行主备切换，协商产生新的主节点。
采用本方法加快主备切换速度的核心在于：在使用VRRP协议发现连通域内主节点失效方法的基础上，同时根据RPR环所具有50ms拓扑收敛的特性，即RPR环上的所有网络设备均会在50ms内收集RPR环上的拓扑信息，根据收集到得的拓扑结构信息进行主备切换，进而加快主、备切换的速度。针对一个连通域而言需要进行主备切换的场合具体包括两种情况：第一种情况是由于RPR环发生拓扑变化时，连通域内新增一个或一个以上的主节点；第二种情况是由于RPR环发生拓扑变化时，连通域原先的主节点失效。本发明通过在得知RPR环发生拓扑变化后，利用主节点发送VRRP扩展报文以及备份节点检查拓扑表的方法判断是否需要进行主备切换，具体过程如下，在此首先连通域内所有的备份节点需记录当前主节点RPR接口的MAC地址：
当RPR环发生拓扑变化时，由于RPR环拓扑的变化可能会使连通域内新增一个或一个以上的主节点，则连通域内所有的主节点立即向RPR环发送VRRP扩展报文，如果连通域内的主节点没有收到其他主节点发送来的VRRP扩展报文，则证明连通域内只存在自身一个主节点，不进行主备切换，并且此时该连通域内的各备份节点也会根据VRRP协议记录该主节点的MAC地址；否则连通域内的各节点根据VRRP协议产生新的主节点，各未被协商为主节点的节点记录被选择为主节点的MAC地址。
当RPR环发生拓扑变化时，连通域内的各备份节点检查自身当前的拓扑表，判断原先记录的主节点的MAC地址是否依然在当前的拓扑表内存在，如果存在，则连通域原先的主节点没有失效，不进行主备切换；如果不存在，则连通域先前的主节点失效，各备份节点根据VRRP协议协商产生新的主节点，各未被协商为主节点的节点记录被选择为主节点的MAC地址。这里，原先记录的主节点的MAC地址也包括，在RPR环发生拓扑变化后，备份节点记录的由一个或一个以上主节点协商产生的新主节点的MAC地址。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (6)

1、一种在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、对应每个即将组成虚拟路由冗余协议组的网络设备的弹性分组环接口，创建支持多个介质访问控制地址的接口；
B、将所有即将组成虚拟路由冗余协议组的网络设备的弹性分组环接口和支持多个介质访问控制地址的接口，划分在一个虚拟局域网内；
C、在划分的虚拟局域网内运行虚拟路由冗余协议，生成一个或一个以上的虚拟三层交换设备。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在执行步骤A之前进一步包括：设置弹性分组环上的网络设备，使其上的RPR接口支持桥模式，所述支持多个介质访问控制地址的接口为虚拟以太网接口。
3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：当虚拟路由冗余协议组中的主节点发现弹性分组环发生拓扑结构变化时，执行以下步骤：
D、发送虚拟路由冗余协议扩散报文；
E、判断是否收到了其他主节点发送的虚拟路由冗余协议扩散报文，如果是，则根据虚拟路由冗余协议协商产生新的主节点，各未被协商为主节点的备份节点记录协商产生的主节点的介质访问控制地址；否则，不做处理。
4、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：虚拟路由冗余协议组中的备份节点记录主节点的介质访问控制地址，当弹性分组环上发生拓扑结构变化时，执行以下步骤：
备份节点检查当前自身的拓扑表是否存在记录的主节点的介质访问控制地址，如果存在，则不做处理；如果不存在，则认为主节点失效，并与其他备份节点根据虚拟路由冗余协议协商产生新的主节点，各未被协商为主节点的备份节点记录协商产生的主节点的介质访问控制地址。
5、一种在弹性分组环上实现虚拟路由冗余协议的系统，网络设备通过弹性分组环进行连接，在即将组成虚拟路由冗余协议组的网络设备的弹性分组环接口上运行虚拟路由冗余协议，生成虚拟三层交换设备，其特征在于，
即将组成虚拟路由冗余协议组的网络设备中进一步包括支持多个介质访问控制地址的接口，所述支持多个介质访问控制地址的接口和弹性分组环接口在同一虚拟局域网内，并在该虚拟局域网内运行虚拟路由冗余协议。
6、根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述支持多个介质访问控制地址的接口为虚拟以太网接口。
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