CN1976311A - 多环相切以太环网环路保护切换方法 - Google Patents

多环相切以太环网环路保护切换方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种多环相切以太环网环路保护切换方法，涉及以太网自动保护技术，为解决现有多个环相切的公共链路发生故障时，网络形成多个闭环而产生网络风暴的问题而发明。本发明通过为多个环相切的公共链路选择一个完好的环作为公共链路的备份公共链路，当公共链路发生故障后，使所述备份公共链路升级为其余环的临时公共链路，同时再从其余环中选择一个完好的环作为现在临时公共链路的备份公共链路；在多环相切的公共链路恢复正常后，整个网络恢复默认设置。有效避免了网络出现闭环的情况，保证了在复杂的网络环境下应用EAPS保护切换的能力，保证网络正常通信。

Description

多环相切以太环网环路保护切换方法
技术领域
本发明涉及数据通信领域以太网自动保护技术，具体涉及多环相切的以太环网自动保护切换方法。
背景技术
以太网自动保护切换(EAPS，Ethernet Automatic Protection Switching)是一种在环型拓扑的以太网中的自动保护切换机制。在环形网络上EAPS是一种能够提供快速链路切换的技术，多个节点相连构成一个环，环上有一个主节点，其他交换机为从节点。EAPS环上有专门发送EAPS协议报文的控制VLAN(控制虚拟局域网)和专门为用户数据的业务VLAN(业务虚拟局域网)。主节点在环上的两个端口中一个为主端口，另外一个为从端口，对业务VLAN而言，在环上链路正常的情况下，主节点阻塞从端口，保证业务VLAN不会形成闭环。
图1中为以太环网的基本组成，以太环上有一个主节点Master和五个从节点Transit，主节点在环上的两个端口中一个为主端口P，一个为从端口S，在以太环网上的链路都是正常的情况下，主节点将从端口S阻塞。这样以太环上对用户业务而言就是一个链，和主节点的从端口S相连的交换机构成网络上的一条备份链路。
当以太环的某条链路上检测到故障后，如图2所示，为了保证网络的通畅，主节点执行保护切换，将从端口S从阻塞状态变成转发状态。环路上的故障检测有两种机制，第一种通过主节点定时发送监测报文，主节点主端口P定时发送EAPS监测报文，EAPS判断接收到报文的时间，如果该报文在一定时间内通过网络上的链路回到自己的从端口S上，则认为环路正常，否则认为环路上出现故障，执行链路保护切换，将其从端口打开，清空自己主从端口的MAC地址表，发消息通知环上所有从设备；从设备收到该消息后，清空位于环上的两端口(主端口和从端口)的MAC地址表。主从设备清空自己两端口的MAC地址表后，按普通的学习方式重新学习MAC地址。在环路不通的情况下，主设备仍然继续定期发送检测报文，如果发现检测报文能收到，则认为环路变得完整，于是又阻塞自己的从端口。第二种通过链路中故障的相邻节点发现故障后发送故障消息报文通知主节点，主节点根据接收到的链路故障消息执行链路保护切换。所有EAPS的协议报文都是在EAPS的控制VLAN中传播。当环路上的链路从故障状态中恢复正常后，主节点将状态设置为初始正常的状态。
以上为只有一个物理环路的情况，在实际的应用组网中的情况会比较复杂，网络拓扑上可能存在多个环，并且多个物理环相切形成以太环的多环相切，如图3所示，3个物理环相切于一条公共的链路上，环1、环2和环3，端口P1到P2之间的链路是三个环的公共链路，每个环上有一个Master节点，各个环判断自己的环路状态，设置Master节点的从端口为阻塞还是转发。在正常情况下，每个环的Master节点将自己的从端口设置为阻塞，整个网络为一棵树形，但是当三个环的公共链路发生故障后，每个环上的Master节点根据各自的检测情况将自己的从端口设置为转发状态，这样的情况下，网络就会变成图4所示的情况，在图4中，整个网络不再是一颗树形，网络成为了多个闭环，网络上的数据会在网络上循环转发，影响了网络性能，严重的情况下会导致“网络风暴”，使整个网络发生瘫痪。
上述的交换式的网络中，通过部署一些冗余链路(备份链路)保证网络的可靠性，当主链路失效时可以使用备份链路，在使用冗余链路备份的情况下，网络的保护与恢复能力便成为关键。在使用冗余链路备份时的网络拓扑不再是一颗“树”，网络上存在环路(如上述图3所示的情况)，为了防止网络上的“广播风暴”和相关的一些问题，在交换式的网络上使用生成树协议(STP)。生成树协议使用生成树算法将网络拓扑裁减为一颗“树”，将阻塞的链路设置为备份链路，当网络上原有转发的链路发生故障后，解开阻塞的链路，保证网络上业务的正常通信。但是生成树协议的最大的问题是：当一条链路发生故障后，备份的链路切换的时间比较长且不可靠。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种避免多环相切的公共链路发生故障后，网络出现闭环的多环相切以太环网环路保护切换方法。该方法避免网络出现闭环时出现广播风暴致使网络性能下降或者网络瘫痪的问题，增强了复杂的网络下多环相切EAPS保护切换的能力。
为达到上述目的，本发明多环相切以太环网环路保护切换方法，包括如下步骤：
(1)为多个环相切的公共链路选择一个完好的环作为公共链路的备份公共链路；
(2)当公共链路发生故障后，使所述备份公共链路升级为其余环的临时公共链路，同时再从其余环中选择一个完好的环作为现在临时公共链路的备份公共链路；
(3)在多环相切的公共链路恢复正常后，整个网络恢复默认设置。
进一步地，所述多个环在拓扑结构上只使用一个域，所述多个环中的节点交换机都使用相同的控制虚拟局域网和业务虚拟局域网。
进一步地，所述步骤(1)具体为：
(11)设置多个环相交的公共节点以及多个环相切的公共链路；
(12)为所述公共链路选择一个完好的环作为备份公共链路，所述公共节点定时检测公共链路和备份公共链路的情况。
进一步地，所述步骤(2)具体为：
(21)当公共节点检测到公共链路发生故障后，向备份公共链路发送所述公共链路的故障告警消息，所述备份公共链路上的主节点接收到故障告警消息后，将自己原来阻塞的从端口设置为转发状态，并将所述备份公共链路升级为临时公共链路，公共节点再从其余的环中选择一个完好的环作为现在临时公共链路的备份公共链路；
(22)当公共节点检测到现在临时公共链路发生故障后，向所述现在临时公共链路的备份公共链路发送故障告警消息，该备份公共链路的主节点交换机接收到该告警消息后，将自己的从端口从阻塞状态转变为转发状态，该备份公共链路升级为现在拓扑中其余环的临时公共链路；所述发生故障的临时公共链路退化为普通发生故障的环路，公共节点再从其余的环中选择一个完好的环作为现在临时公共链路的备份公共链路。
进一步地，所述步骤(3)具体为：
(3A)所述公共节点检测普通发生故障环路恢复后，节点交换机使用现在临时公共链路正常转发该故障恢复后的环路的主节点发出的检测报文，该环上的另一节点交换机接收到后只向该环转发，该环的主节点将自己的从端口设置为阻塞状态；成为一个普通的环路。
进一步地，所述步骤(3)具体为：
(3B)所述公共节点检测到多个环相切的真正公共链路恢复故障后，节点交换机用现在临时公共链路替代原来的备份公共链路为现在的备份公共链路；每个环的数据由公共节点判断通过真正的公共链路转发，现在的备份公共链路的主节点要将自己的从端口设置为阻塞状态。
本发明通过设置公共链路和公共链路的备份公共链路，保证多环相切的以太环网环境中的链路保护和切换，能够在相切链路发生故障的情况时，网络拓扑上不存在闭环，同时各个环可以借助于备份公共链路升级为临时公共链路保证各个环之间独立保护和切换，有效的保证了在复杂的网络环境下应用EAPS保护切换的能力，保证网络正常通信。
附图说明
图1为以太环网的基本组成；
图2为链路发生故障后Master处理情况；
图3为多个环相切的网络拓扑；
图4为多环相切公共链路发生故障的情况；
图5为三环相切网络拓扑；
图6为环2上发生链路故障后的处理情况；
图7为公共链路发生故障后的情况；
图8为临时公共链路发生故障后的情况；
图9为多环相切以太环保护切换流程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步详细的说明，现参考图5：共有三个物理环：环1，环2和环3相切于一条公共链路P1-P2，三个环的相交节点交换机S1和S2，在网络拓扑中的所有交换机都属于共同的一个EAPS域，有相同的控制VLAN(控制虚拟局域网)和业务VLAN(业务虚拟局域网)，每个环上有一个主节点Master，各个Master有一个主端口和一个从端口，在网络拓扑上的所有链路都是完好的时候，相交节点交换机S1和S2定时检测公共链路，选择一个完整的环(如环1)作为公共链路的备份公共链路，各个环上的检测报文通过相交节点交换机S1和S2由公共链路P1-P2转发，当环2上某条链路发生故障后，发生故障的相邻节点交换机便立刻通过公共链路发送故障消息报文给环2上的Master节点，Master节点根据收到链路故障消息后，将自己的从端口从阻塞状态设置为转发状态，发生故障的相邻结点之间的报文通过环2的反方向转发，如图6所示。
当环1、环2、环3的公共链路P1-P2发生故障后，相交节点交换机S1和S2检测到链路发生故障，相交节点交换机选择S1、S2向备份公共链路环1发送链路故障告警消息，备份链路环1上的Master节点收到该消息后，将自己的从端口从阻塞状态设置为转发状态，此时相交节点交换机S1和S2将备份公共链路环1升级为临时公共链路，环1现在成为环2和环3的一条公共链路，环2和环3上的报文都通过临时公共链路的环1传送，如图7所示。同时公共节点交换机选择一个完好的没有故障的环2作为现在临时公共链路环1的备份公共链路。如此类推下去。
当真正的公共链路P1-P2没有从故障中恢复，此时临时公共链路环1又发生故障时，节点交换机接收到公共链路的故障告警消息后，选择向此时的备份公共链路环2发送，环2上的Master节点接收到该报文后，执行将自己的从端口从阻塞状态设置为转发状态，节点交换机设置环2为临时公共链路，环1退化为普通的发生故障的环路，环2成为环1和环3的公共链路，如图8所示。
此时，若相交节点检测到有故障环路(环1)恢复故障后，则环1成为拓扑中的一个普通的环路，节点交换机使用临时公共链路环2正常转发环1主节点发出的检测报文，节点上的另一端交换机接收到后只向该环转发，该环的主节点将自己的从端口设置为阻塞状态。
若相交节点交换机检测到公共链路P1-P2恢复故障后，节点交换机将此时临时公共链路环2设置为备份公共链路，环2上的Master交换机检测到公共链路P1-P2故障恢复后将自己的从端口设置为阻塞状态，原来的备份公共链路环1成为普通的环。
现参考图9，对本发明的流程步骤详细说明如下：
步骤1：开始；
步骤2：设置多环相切的相交节点交换机；
步骤3：设置多环相切的公共链路；
步骤4：节点交换机选择一个完整的环作为公共链路的备份公共链路；
步骤5：节点交换机定时检测公共链路的情况；
步骤6：节点交换机检测到公共链路从通变成断，即公共链路发生故障，如果发生故障则执行步骤7；没有发生故障，执行步骤5；
步骤7：节点交换机发送故障消息给备份公共链路，通知备份公共链路准备切换；
步骤8：备份公共链路的主节点Master接收到链路故障消息后将自己的从端口从阻塞状态设置为转发状态；
步骤9：节点交换机将备份公共链路设置为临时公共链路；
步骤10：节点交换机选择下一个完整的环作为现在临时公共链路的备份公共链路；
步骤11：节点交换机开始检测临时公共链路；
步骤12：如果临时公共链路从通变成断，即临时公共链路发生故障，则执行步骤13，如果没有发生故障，则执行步骤11；
步骤13：临时公共链路退化为普通发生故障的环路，由环路上的主节点Master判断链路情况；
步骤14：如果节点交换机检测到真正的公共链路从故障中恢复，则执行步骤15；如果没有恢复，则执行步骤5；
步骤15：节点交换机将临时公共链路设置为备份公共链路，取代原有备份公共链路；
步骤16：备份公共链路上的主节点Master将从端口设置为阻塞；
步骤17：节点交换机恢复真正的公共链路。
本发明通过设置公共链路和公共链路的备份公共链路，保证多环相切的以太环网环境中的链路保护和切换，能够在相切链路发生故障的情况时，网络拓扑上不存在闭环，同时各个环可以借助于备份公共链路升级为临时公共链路保证各个环之间独立保护和切换，有效的保证了在复杂的网络环境下应用EAPS保护切换的能力，保证网络正常通信。

Claims (6)

1、多环相切以太环网环路保护切换方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)为多个环相切的公共链路选择一个完好的环作为公共链路的备份公共链路；
(2)当公共链路发生故障后，使所述备份公共链路升级为其余环的临时公共链路，同时再从其余环中选择一个完好的环作为现在临时公共链路的备份公共链路；
(3)在多环相切的公共链路恢复正常后，整个网络恢复默认设置。
2、根据权利要求1所述的多环相切以太环网环路保护切换方法，其特征在于，所述多个环在拓扑结构上只使用一个域，所述多个环中的节点交换机都使用相同的控制虚拟局域网和业务虚拟局域网。
3、根据权利要求2所述的多环相切以太环网环路保护切换方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：
(11)设置多个环相交的公共节点以及多个环相切的公共链路；
(12)为所述公共链路选择一个完好的环作为备份公共链路，所述公共节点定时检测公共链路和备份公共链路的情况。
4、根据权利要求3所述的多环相切以太环网环路保护切换方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：
(21)当公共节点检测到公共链路发生故障后，向备份公共链路发送所述公共链路的故障告警消息，所述备份公共链路上的主节点接收到故障告警消息后，将自己原来阻塞的从端口设置为转发状态，并将所述备份公共链路升级为临时公共链路，公共节点再从其余的环中选择一个完好的环作为现在临时公共链路的备份公共链路；
(22)当公共节点检测到现在临时公共链路发生故障后，向所述现在临时公共链路的备份公共链路发送故障告警消息，该备份公共链路的主节点交换机接收到该告警消息后，将自己的从端口从阻塞状态转变为转发状态，该备份公共链路升级为现在拓扑中其余环的临时公共链路；所述发生故障的临时公共链路退化为普通发生故障的环路，公共节点再从其余的环中选择一个完好的环作为现在临时公共链路的备份公共链路。
5、根据权利要求4所述的多环相切以太环网环路保护切换方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：
(3A)所述公共节点检测普通发生故障环路恢复后，节点交换机使用现在临时公共链路正常转发该故障恢复后的环路的主节点发出的检测报文，该环上的另一节点交换机接收到后只向该环转发，该环的主节点将自己的从端口设置为阻塞状态；成为一个普通的环路。
6、根据权利要求4或5所述的多环相切以太环网环路保护切换方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：
(3B)所述公共节点检测到多个环相切的真正公共链路恢复故障后，节点交换机用现在临时公共链路替代原来的备份公共链路为现在的备份公共链路；每个环的数据由公共节点判断通过真正的公共链路转发，现在的备份公共链路的主节点要将自己的从端口设置为阻塞状态。
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