CN1909497A - 提高vpls中客户端设备双归属网络可靠性的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的方法及装置，属于计算机通讯技术领域。本发明是由虚拟交换实例对TCN报文进行监听，在虚拟交换实例接收到TCN BPDU报文之后，清空该虚拟交换实例的MAC地址表及其相关联的虚拟交换实例的MAC地址表。由于本发明的方法的VPLS随时监听BPDU TCN报文，当网络中某条链路中断后，网络及时建立新的连接，并向虚拟实例发送BPDU TCN报文，虚拟实例接收到报文后及时更新MAC地址表，需要发送的报文不会因发送到错误的链路上而导致丢失，因此达到减小CE之间通信中断时间的目的，提高了网络传输的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及计算机通讯技术领域，具体地说是一种提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的方法及装置。
背景技术
VPLS(Virtual Private Local Area Network Service，虚拟专用局域网业务)是在MPLS(Multi-Protocol Label Switch，多协议标签交换)/IP网络提供点到多点L2 VPN(Virtual Private Networks，虚拟专用网)的技术，也称作透明局域网业务。越来越多的运营商采用VPLS技术为企业用户提供VPN业务。VPLS可以看作是一组VSI(VirtualSwitch Instance，虚拟交换实例)，VSI通过EoMPLS(Ethernet over MPLS，以太网承载于MPLS的一种技术)虚拟电路连接起来形成一个逻辑的以太网交换机。VSI的工作原理与以太网交换机相似，如进行MAC地址学习，基于MAC地址进行以太网帧的转发等等。如果以太网帧的目的MAC地址为未知地址单播，或者是组播或广播地址，那么以太网帧将被洪泛到VSI内的所有接口，包括物理接口和虚拟链路接口。连接到同一VPLS虚拟交换实例(VSI)的所有CE(Customer Equipment，客户端设备)设备，就如同连接到一台以太网交换机上一样。
现有技术中，当某条客户端设备与服务提供商设备之间的链路发生中断时，将会为该客户端设备重新建立一条链接，由于VPLS仅仅是透传BPDU(Bridge Protocol Data Unite，桥接协议数据单元)报文，所以不能感知该拓扑的改变，无法及时刷新MAC表，当有其他用户向该发生过故障的客户端设备发送以太网帧时，VPLS仍按原来的路径传递以太网帧，当传递到原来与该客户端设备建立连接的服务提供商设备时，由于该连接已经中断，该服务提供商设备将该要传递的以太网帧丢弃，造成客户端设备无法进行网络通信。只有VSI学习的MAC地址老化以后重新学习MAC地址，才能恢复通信。
如图1所示，PE-1，PE-2和PE-3是三台PE(Provider Equipment，网络提供商设备)设备，他们之间建立一个VPLS的虚拟交换实例(VSI)，CE-1和CE-2是CE设备，它们是2层以太网交换机。CE-2双归属连接到PE-2和PE-3上，为了实现无环路，CE-2上运行STP(Spanning Tree Protocol，生成树协议)协议进行计算，用于计算无环路的转发路径。STP协议通过发送BPDU协议包，计算出一棵最短路径树。
假设STP计算的结果是：E0接口处于forwarding(转发)状态，E1接口处于block(中断)状态。PC-1和PC-2是两台PC，它们通过VPLS网络实现互通。在这个过程中，VSI将进行MAC地址学习的结果是：PE-2在连接CE-2的接口学习到PC-2的MAC，PE-1在PW-1虚电路上学习到PC-2的MAC。
如果CE-2与PE-2之间的链路发生中断，CE-2重新计算STP，计算的结果是E1接口处于forwarding状态。由于VPLS仅仅是透传BPDU报文，所以不能感知拓扑的改变，无法及时刷新MAC表。导致的结果是：PC-1发送给PC-2的以太网帧转发到PE-1时，PE-1上由于MAC表中PC-2的MAC地址对应的出接口为PW-1，所以将该以太网帧发送给PE-2，PE-2与CE-2的链路中断，PE-2将该以太网帧丢弃。导致PC-1与PC-2的通信中断。只有等到PE-1的VSI学习的PC-2对应的MAC老化之后，PC-1与PC-2的通信才能恢复。
发明内容
为了解决现有技术中网络链路中断时，VPLS不能感知网络拓扑变化而导致发生故障的链路的客户端设备的通讯中断的问题，本发明提供一种提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的方法及装置，它可以在网络拓扑发生变化后，及时作出反应，以防止网络通信的中断。
本发明的提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的方法是：虚拟交换实例对TCN报文进行监听，在虚拟交换实例接收到TCN BPDU报文之后，清空该虚拟交换实例的MAC地址表及其相关联的虚拟交换实例的MAC地址表。
所述具体方法为：
A.在虚拟交换实例的服务提供商设备与客户端设备连接的接口上启动BPDU SNOOPING；
B.当监听到TCN报文之后，清空该虚拟交换实例相的MAC地址表；
C.向所述虚拟交换实例相关联的虚拟交换实例内的所有其他VPLS邻居发送MAC撤消消息，通知这些邻居清空关联的MAC表；
D.所述虚拟交换实例内的其他VPLS邻居接收到所述MAC撤消消息后，清空相关联的MAC表。
所述另一种具体方法为：
A.在虚拟交换实例的服务提供商设备与客户端设备连接的接口上以及服务提供商设备之间的虚电路上启动BPDU SNOOPING；
B.监听到TCN报文之后，清空该虚拟交换实例的MAC地址表及其相关联的虚拟交换实例的MAC地址表。
所述MAC地址表清空以后，虚拟交换实例接收到发往客户端设备的以太网帧后，将该以太网帧在虚拟交换实例内洪泛，最终将该以太网帧转发给所述客户端设备。
所述虚拟交换实例将以太网帧洪泛的同时，学习该以太网帧的源MAC地址，重新建立MAC地址表。
本发明的提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的装置，包括：
监听模块，用于监听网络中的TCN报文；
清除模块，用于在监听到TCN报文后清空虚拟交换实例的MAC地址表及其相关联的虚拟交换实例的MAC地址表。
所述装置还包括通知模块，用于虚拟交换实例听到TCN报文之后，在清空该虚拟交换实例相的MAC地址表的同时向该虚拟交换实例相关联的虚拟交换实例内的所有其他VPLS邻居发送MAC撤消消息，通知这些邻居清空关联的MAC表。
所述装置还包括洪泛传播模块，用于在MAC地址表被清空后，将要发送的报文在虚拟交换实例中洪泛。
所述装置还包括学习模块，用于重新学习以太网帧的源MAC地址，并重新建立虚拟交换实例的MAC地址表。
由于本发明的方法的VPLS随时监听BPDU TCN报文，当网络中某条链路中断后，网络及时的建立新的连接，并向虚拟实例发送BPDU TCN报文，虚拟实例接收到报文后及时更新MAC地址表，需要发送的报文不会因发送到错误的链路上而导致丢失，因此达到减小CE之间通信中断时间的目的，提高了网络传输的可靠性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为一种VPLS的虚拟实例网络结构的示意图。
图2为本发明的提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的方法的一种实施例的总流程图。
图3为本发明的提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的方法的一种实施例的具体流程图。
图4为本发明的提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的方法的另一种实施例的具体流程图。
图5为MAC地址清空后报文发送及重新建立MAC地址表的一种实施例的流程图。
图6为本发明的提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的装置的一种实施例的结构框图。
具体实施方式
如图1所示，服务提供商设备PE-1，PE-2和PE-3之间建立一个VPLS的虚拟交换实例，客户端设备CE-2双归属连接到服务提供商设备PE-2和PE-3上，为了实现无环路，客户端设备CE-2上运行STP协议进行计算，用于计算无环路的转发路径。假设STP计算的结果是：E0接口处于forwarding状态，E1接口处于block状态。用户PC-1和PC-2是两台PC，它们通过VPLS网络实现互通。在这个过程中，VSI将进行MAC地址学习的结果是：PE-2在连接CE-2的接口学习到PC-2的MAC，PE-1在PW-1虚电路上学习到PC-2的MAC。
如果CE-2与PE-2之间的链路发生中断，CE-2重新计算STP，计算的结果是E1接口处于forwarding状态。同时，STP会向网络中发送TCN(topology change notification，网络拓扑改变通知)报文。
参见图2，本发明的提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的方法包括以下步骤：
步骤201：在VPLS中启动BPDU SNOOPING，对TCN BPDU报文进行监听；
步骤202：当虚拟交换实例监听到TCN BPDU报文后，清空该虚拟交换实例的MAC地址表及其相关联的虚拟交换实例的MAC地址表。
作为本发明的在提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的方法中更为具体的一种方法参见图3，其步骤如下：
步骤301：在虚拟交换实例的服务提供商设备与客户端设备连接的接口上启动BPDUSNOOPING；
例如在图1所示的VPLS中，在服务提供商设备PE-3与客户端设备CE-2之间的接口上启动BPDU SNOOPING，如果服务提供商设备PE-2与客户端设备CE-2之间链路中断，由服务提供商设备PE-3与客户端设备CE-2建立新的链路连接，服务提供商设备PE-3会监听到TCN报文；
步骤302：当监听到TCN报文之后，清空该虚拟交换实例的MAC地址表；
在图1所示的VPLS中，即服务提供商设备PE-3清除关于用户PC-2的MAC地址表；
步骤303：向所述虚拟交换实例相关联的虚拟交换实例内的所有其他VPLS邻居发送MAC撤消消息，通知这些邻居清空关联的MAC表；
在图1所示的VPLS中，服务提供商设备PE-3发送MAC撤消消息通知其他服务提供商设备即服务提供商设备PE-1和PE-2；
步骤304：所述虚拟交换实例内的其他VPLS邻居接收到所述MAC撤消消息后，清空相关联的MAC表；
在图1所示的VPLS中，即服务提供商设备PE-1和PE-2除关于用户PC-2的MAC地址表。
作为本发明的提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的方法中另一种更为具体的方法参见图4，其步骤如下：
步骤401：在虚拟交换实例的服务提供商设备与客户端设备连接的接口上以及服务提供商设备之间的虚电路上启动BPDU SNOOPING；
在图1所示的VPLS中，即在服务提供商设备PE-2或PE-3与客户端设备CE-2之间的接口上和服务提供商设备PE-1、PE-2、PE-3中两两之间的虚电路PW-1、PW-2、PW-3上同时启动BPDU SNOOPING，如果服务提供商设备PE-2与客户端设备CE-2之间链路中断，由服务提供商设备PE-3与客户端设备CE-2建立新的链路连接，服务提供商设备PE-1、PE-2和PE-3都会监听到TCN报文；
步骤402：在监听到TCN报文之后，清空该虚拟交换实例的MAC地址表及其关联的虚拟交换实例的MAC地址表；
在图1所示的VPLS中，即服务提供商设备PE-1、PE-2和PE-3同时清除关于用户PC-2的MAC地址表。
在清空MAC地址表后，如果VSI接收到发往出现过链路故障的客户端设备的以太网帧，其操作步骤如图5所示：
步骤501：首先接收到该以太网帧的服务提供商设备将该以太网帧在虚拟交换实例内洪泛；
例如图1中的用户PC-1向用户PC-2发送以太网帧，首先由客户端设备CE-1转发给服务提供商设备PE-1，由于MAC地址表中没有关于用户PC-2的MAC地址，于是服务提供商设备PE-1将该以太网帧洪泛给服务提供商设备PE-2和PE-3；
步骤502：与目的客户端设备相连接的那台服务提供商设备将以太网帧发送给相应的客户端设备；
例如图1中的服务提供商设备PE-3将以太网帧发送给客户端设备CE-2，再由客户端设备CE-2转发给用户PC-2；
步骤503：与目的客户端设备相连接的那台服务提供商设备将以太网帧发送给相应的客户端设备的同时，上学习到以该太网帧的源MAC地址；
例如图1中的服务提供商设备PE-3将以太网帧发送给客户端设备CE-2的同时从客户端设备CE-2处学习得到用户PC-2的MAC地址，服务提供商设备PE-1从服务提供商设备PE-3处学习得到用户PC-2的MAC地址；
步骤504：服务提供商设备根据学习的MAC地址重新建立MAC地址表；
例如图1中的服务提供商设备PE-3和PE-1分别建立关于用户PC-2的MAC地址表。
如图6所示，本发明的提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的装置包括：
监听模块601，用于监听网络中的TCN报文；
清除模块602，用于在监听到TCN报文后清空虚拟交换实例相关联的虚拟交换实例的MAC地址。
通知模块603，用于虚拟交换实例听到TCN报文之后，在清空该虚拟交换实例相关联的虚拟交换实例的MAC地址表的同时向该虚拟交换实例相关联的虚拟交换实例内的所有其他VPLS邻居发送MAC撤消消息，通知这些邻居清空虚拟交换实例关联的MAC表。
洪泛传播模块604，用于在MAC地址表被清空后，将要发送的报文在虚拟交换实例中洪泛。
学习模块605，用于重新学习以太帧的源MAC地址，并重新建立虚拟交换实例的MAC地址表。
在本发明中，在VSI参与STP计算，同样也可以达到感知CE侧交换网络拓扑改变信息，重新计算新的STP树，达到减小CE之间通信中断时间的目的。
本发明除了可以利用STP(包括STP/RSTP/MSTP)协议实现VSI监听BPDU协议包，还可以适用于其他二层网络协议如RRPP(Rapid Ring Protection Protocol，拓扑改变报文)或EAPS(Ethernet Automatic Protection Switching，MAC地址更新报文)的监听，与BPDUSNOOPING实现原理类似，收到上述报文之后进行MAC表更新。
Claims (9)
1、一种提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的方法，其特征在于，虚拟交换实例对TCN报文进行监听，在虚拟交换实例接收到TCN BPDU报文之后，清空该虚拟交换实例的MAC地址表及其相关联的虚拟交换实例的MAC地址表。
2、根据权利要求1所述的提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的方法，其特征在于，所述具体方法为：
A.在虚拟交换实例的服务提供商设备与客户端设备连接的接口上启动BPDU SNOOPING；
B.当监听到TCN报文之后，清空该虚拟交换实例的MAC地址表；
C.向所述虚拟交换实例相关联的虚拟交换实例内的所有其他VPLS邻居发送MAC撤消消息，通知这些邻居清空关联的MAC表；
D.所述虚拟交换实例内的其他VPLS邻居接收到所述MAC撤消消息后，清空相关联的MAC表。
3、根据权利要求1所述的提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的方法，其特征在于，所述具体方法为：
A.在虚拟交换实例的服务提供商设备与客户端设备连接的接口上以及服务提供商设备之间的虚电路上启动BPDU SNOOPING；
B.监听到TCN报文之后，清空该虚拟交换实例的MAC地址表及其相关联的虚拟交换实例的MAC地址表。
4、根据权利要求2或3所述的提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的方法，其特征在于，所述MAC地址表清空以后，虚拟交换实例接收到发往客户端设备的以太网帧后，将该以太网帧在虚拟交换实例内洪泛，最终将该以太网帧转发给所述客户端设备。
5、根据权利要求4所述的提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的方法，其特征在于，所述虚拟交换实例将以太网帧洪泛的同时，学习该以太网帧的源MAC地址，重新建立MAC地址表。
6、一种提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的装置，其特征在于，所述装置包括：
监听模块，用于监听网络中的TCN报文；
清除模块，用于在监听到TCN报文后清空虚拟交换实例的MAC地址表及其相关联的虚拟交换实例的MAC地址表。
7、根据权利要求6所述的提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的装置，其特征在于，所述装置还包括通知模块，用于虚拟交换实例听到TCN报文之后，在清空该虚拟交换实例的MAC地址表的同时向该虚拟交换实例相关联的虚拟交换实例内的所有其他VPLS邻居发送MAC撤消消息，通知这些邻居清空关联的MAC表。
8、根据权利要求6或7所述的提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的装置，其特征在于，所述装置还包括洪泛传播模块，用于在MAC地址表被清空后，将要发送的报文在虚拟交换实例中洪泛。
9、根据权利要求8所述的提高VPLS中客户端设备双归属网络可靠性的装置，其特征在于，所述装置还包括学习模块，用于重新学习以太网帧的源MAC地址，并重新建立虚拟交换实例的MAC地址表。
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