TW201517579A - 冗餘環路節點、網路節點及實現支援環路保護協定之冗餘節點之方法 - Google Patents

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Abstract

一種在實現環路保護協定之網路節點中提供冗餘的系統及方法。兩環路連接埠分別被不同的線路板維護，環路連接埠連接節點與在支援環路保護協定之環狀結構中之其他節點。當一個線路板失去作用時，通過節點的資料流可以在存活之狀態機的控制下被重新導向為通過存活的環路連接埠。兩狀態機通過節點的背板被協調，藉以保持共同狀態、並使其他節點無法察覺。另外，為了故障而被監控之鏈路兩端的狀態機處理被用來回應一般環路故障的訊息，且能夠在故障恢復後指派狀態機封鎖環路連接埠以防止在環狀結構中的迴路，直到環路保護鏈路能被封鎖。

Description

冗餘環路節點、網路節點及實現支援環路保護協定之冗餘節點之方法
一種與網路節點支援交換協定相關之系統及其方法，特別係指一種使網路節點支援資料鏈結層環路保護交換協定之系統及其方法。
在資料鏈結層（data link layer），也就是開放式系統互聯通訊（Open Systems Interconnection, OSI）網路模型（model）的第二層（layer 2）中，交換保護協定能夠以封鎖節點（node）的連接埠（port）來避免迴路（loop）的形成，例如生成樹協定（Spanning Tree Protocol, STP）。迴路是有問題的，因為網路中之節點傳送請求在迴路中能夠無止境的被重複，因此，在洪泛處理（flooding process）的期間，迴路能淹沒網路的頻寬。上述之請求被節點用來尋找在網路中先前沒有遇過之擁有媒體存取控制（Media Access Control, MAC）位址之新目的節點。這些交換保護協定需要能夠回應網路中發生的故障並將網路服務恢復。
然而，目前交換保護協定（例如生成樹協定）的回應時間已經被證明過於耗時，資料鏈結層網路，例如乙太網路（Ethernet），已經逐步發展來提供如隨選視訊（Video on Demand, VoD）、網路電話（Voice over Internet Protocol, VoIP）、以及網際網路存取等服務。更快速回應網路中之故障的新交換保護協定已經被發展。例如根據國際電信聯盟－電信標準化組（International Telecommunication Union – Telecommunication Standardization Sector, ITU-T）G.8032所定義的乙太網路環路保護（Ethernet Ring Protection, ERP）協定明顯的改善了恢復時間。
支援乙太網路環路保護協定的節點可能具有多於兩個進/出節點的連接埠，節點能夠藉由兩個環路連接埠來與在乙太網路環路保護環路內之一個或多個其他節點連接以滿足乙太網路環路保護環路的環狀結構。節點的其他連接埠可能連接到節點所參與之環路外部的其他節點。在被定義為迴路的環路中，乙太網路環路保護協定可能封鎖介於指定節點對之間的鏈路，藉以防止迴路的產生。儘管被封鎖的鏈路介於兩節點之間，在環路中的各個節點仍然能夠沿著最短可用鏈路之剩餘的骨幹（backbone）的一個方向或另一個方向傳送資訊，藉以與其他節點通訊。當故障在環路中的某處發生時，故障有效的在新位置封鎖新鏈路而防止了迴路，因此被封鎖的節點能夠被解除封鎖。由於預先封鎖的鏈路已經解除封鎖，所以在環路中的所有節點仍然能夠透過可用鏈路的新骨幹與其他節點通訊，雖然通訊被傳送與被接收的方向可能改變為新封鎖鏈路的新位置。
然而，若一個節點對於環路完全失去作用，表示兩個環路狀連接埠都發生故障，即使連接環路外部之節點的其他連接埠仍然可以使用，環路還是失去了兩個鏈結。隨著兩個鏈路的失去，環路中的每一個節點不再能夠存取。因為連接到環路中失去作用之節點的連接埠已經無法運作，失去作用的節點不再能夠與環路中的其他節點通訊，反之，環路中的其他節點也不能夠與失去作用的節點通訊。更重要的是，即使環路外部之節點連線到失去作用之節點所使用的一個或多個其他連接埠可能沒有失去作用，環路外部之節點同樣不能夠與環路通訊。
有鑒於先前技術存在環路中之節點故障時環路中的其他節點將無法通訊的問題，本發明遂揭露一種冗餘環路節點、網路節點及實現支援環路保護協定之冗餘節點之方法，其中：
本發明所揭露之冗餘環路節點，至少包含：第一線路板，用以實現環路節點，環路節點包含：第一前端連接埠，做為兩環路連接埠中之第一環路連接埠，為支援環路保護協定之多個環路節點而被定義；第一狀態機，實現符合環路保護協定之狀態機；第二線路板，用以實現環路節點，第二線路板更包含：第二前端連接埠，做為兩環路連接埠中之第二環路連接埠，為支援環路保護協定之多個環路節點而被定義；第二狀態機，實現符合環路保護協定之狀態機；背板（backplane），用以在位於環路節點上之多個線路板間提供通訊基礎設施（communication infrastructure）。
本發明所揭露之網路節點，至少包含：第一狀態機，位於第一基礎設施，第一基礎設施用以維護依據資料鏈結層（data link layer）環路保護協定而定義之兩環路連接埠中之第一環路連接埠；第二狀態機，位於第二基礎設施，第二基礎設施用以維護依據資料鏈結層環路保護協定而定義之兩環路連接埠中之第二環路連接埠；其他連接埠，用以透過背板與第一環路連接埠及第二環路連接埠至少其中之一通訊連接，及用以與參與資料鏈結層環路保護協定之節點所屬之環路外部之客戶節點連接。
本發明所揭露之實現支援環路保護協定之冗餘節點之方法，其步驟至少包括：在位於支援環路保護協定之環路節點之兩不同線路板上分別實現環路保護協定之狀態機，兩線路板之前端連接埠分別做為依據環路保護協定為環路節點所定義之兩環路連接埠其中之一；更新在兩線路板中之第一線路板上之第一狀態機為已更新狀態；透過環路節點之背板傳送來自第一線路板之第一虛擬連接埠之訊息至第二線路板之第二虛擬連接埠；更新在兩線路板中之第二線路板上之第二狀態機為已更新狀態，以回應第二虛擬連接埠所接收之訊息，使第一狀態機及第二狀態機同步，如同與環路節點有關之共同虛擬狀態機。
本發明所揭露之節點與方法如上，與先前技術之間的差異在於本發明透過在不同線路板上實現之兩狀態機，並同步兩狀態機的狀態，藉以解決先前技術所存在的問題，並可以達成提供冗餘同時防止迴路的技術功效。
以下將配合圖式及實施例來詳細說明本發明之特徵與實施方式，內容足以使任何熟習相關技藝者能夠輕易地充分理解本發明解決技術問題所應用的技術手段並據以實施，藉此實現本發明可達成的功效。
資料鏈結層環路保護協定（Data-link-layer, ring-protection protocol），提供大幅改善的恢復時間以回應網路故障，以及在環狀結構中提供冗餘（redundancy）藉以在需要的時候將通常在預定位置被封鎖（blocked）的環路保護鏈結解除封鎖（unblock），例如能夠防止迴路（loop）的乙太網路保護（Ethernet Ring Protection, ERP）協定。無論如何，附加的冗餘可以在環狀結構中之各個節點的層級被提供。參與環狀結構的節點也可以連線到環狀結構外部之網路的大部分。當節點失去作用（fail）時，若該節點缺乏在節點層級之冗餘以維護網路連線，則該節點所提供的網路連線可能會喪失。
為了維持環路保護協定的許多優點，節點層級的冗餘可能包含多個冗餘連線，但也可能包含一個或多個實現保護協定之冗餘元件，例如狀態機（state machine）。同樣的，為了維持環路保護協定所提供之防備迴路的保護，不管在節點層級之冗餘的實現出現的任何變化，實現節點層級之冗餘的細節可能包含防止迴路的措施。另外，為了將節點整合到實現環路保護協定之節點的環路中，理論上，在節點層級之冗餘的細節將是無法被察覺的（transparent）。
以一個非用來限制本發明之實施例來說，需要在位於同一個環路節點之兩個不同的線路板（line card）上分別實現一個環路保護協定狀態機。每一個線路板的前端連接埠（front port）可以提供或維持兩個環路連接埠（ring port）中的一個，其中，上述之兩個環路連接埠是為了環路節點而依據環路保護協定所定義。因此，若一個環路板（ring card）及/或狀態機失效，另一個存活的狀態機可以提供冗餘的連接，所以，存活的狀態機可以提供在節點上冗餘的實現環路保護協定。
為了使多個狀態機無法被察覺，多個狀態機可以被同步成為一個邏輯狀態機。例如，在兩線路板中之第一線路板上的第一環路保護協定狀態機的狀態可以被更新為已更新狀態。接著，一個訊息可以由第一線路板的第一虛擬連接埠（virtual port）通過環路節點的背板（backplane）來到第二線路板的第二虛擬連接埠。然後，在兩線路板中之第二線路板上的第二環路保護協定狀態機的狀態也被更新為已更新狀態，藉以回應第二虛擬連接埠所接收到的該訊息。因此，第一狀態機與第二狀態機會被同步成為一個與環路節點相關之公有虛擬狀態機（common virtual state machine）。
通常被環路保護協定用來更新節點之狀態的訊息可以通過背板到多個同步的狀態機，其中，該節點位在實現環路保護協定之環路中，該些同步的狀態機位在提供該背板的共同節點中。可以監控背板鏈路（backplane link，上述通過背板到狀態機之鏈路）是否故障。故障可能被用來回應一般環路故障的訊息提出。另外，不同的狀態機可能分配到不同的角色，藉以回應狀態機間先前失去作用之背板鏈路的恢復，進而防止迴路。例如，當環路保護鏈路（ring protection link）可以保持解除封鎖以回應被傳送來回應背板鏈路之故障的故障訊息時，一個狀態機可以被指派來封鎖冗餘節點的一個環路連接埠，藉以防止迴路。上述被封鎖的環路連接埠不可以依據環路預設的情形而被解除封鎖，直到接收到環路保護鏈路再次被封鎖的指示為止，藉以防止另一個可能的迴路。
此外，狀態機可以被修改以回應訊息，甚至訊息可以具有共同節點識別值，這表示訊息可以自然被傳送並可以傳回至訊息的原始發送者。在訊息被虛擬連接埠而非環路連接埠接收時，狀態機可以被修改以回應被接收的訊息（在本發明中，此一訊息被稱為匹配訊息），這表示匹配訊息來自一對狀態機，且包含同步資訊。實現節點層級之冗餘之方法的更多細節可以依據接下來與「第1圖」相關之網路與環路保護協定的說明得知。
請參考「第1圖」所示之環狀結構10，環狀結構10由多個節點（節點12a~f）參與。其他節點（節點12g~k）可以與環狀結構10中的節點一同參與一個網路（圖中沒有標示）。該網路可以是開放式系統互聯通訊（Open Systems Interconnection, OSI）模型（model）之第二層（layer 2）的資料鏈結層（data link layer）網路，例如乙太網路（Ethernet），但本發明並不以此為限。如「第1圖」中之節點12c的例子，各個節點可以是各種形式的交換器（switch）。這些交換器可以依據不同的類型被分類。例如，一組交換器可以被分類為存取交換器（access switch），另一組交換器也可以被分類為聚合交換器（aggregation switch）。
節點12a~k可以透過鏈路14a~k與其他節點連接。舉一個非用來限制本發明的例子，在環路結構10之節點12a~f之間的一個或多個鏈路14a~f可以是網路對網路介面（Network-to-Network Interface, NNI）。形成環狀結構的鏈路14a~f可以是雙向鏈路（bi-directional link）。同樣的，在參與環狀結構10之節點12f與環狀結構10外部之客戶節點12g~k之間的鏈路14g~k可以包含一個或多個網路對網路介面及/或使用者對網路介面（User-to-Network Interface, UNI）。
在環狀結構10中的節點12a~f可以實現環路保護協定，例如乙太網路環路保護協定。雖然在「第1圖」中，環狀結構10是由六個節點（節點12a~f）組成，但實際上環狀解構10也可以是由不同數量的節點組成。舉一個非用來限制本發明的例子，環路保護協定可以參見ITU-T G.8032，但其他的環路保護協定也是可能的。可以被理解的，由在六個節點（節點12a~f）之間的六個鏈路（鏈路14a~f）產生的環狀結構10可以提供冗餘。同時，環狀結構10也可以產生一個有問題的迴路。
為了防止迴路的形成，環路保護協定可以指定一個特定的鏈路14a作為環路保護鏈路（ring protection link, RPL）。雖然節點12a與節點12b可以維持環路保護鏈路（鏈路14a），但節點12a與節點12b也可以封鎖（16a、16b）環路保護鏈路（鏈路14a）以防止環狀結構10中形成迴路。換句話說，只要維持封鎖環路保護鏈路（鏈路14a）就可以保留冗餘，只要封鎖環路保護鏈路（鏈路14a）就可以防止迴路。
當任何其他鏈結14b~f中發生故障的事件，節點12a與節點12b可以撤去對環路保護鏈路（鏈路14a）的封鎖（16a、16b）。一旦環路保護鏈路（鏈路14a）的封鎖（16a、16b）被撤去，即使鏈路14b~f中的一個鏈路暫時無法運作（down），仍然能夠穿過C型骨幹（backbone）存取在環狀結構10上的任何節點（節點12a~f）。當無法運作的鏈路恢復運作時，節點12a與節點12b可以再次封鎖（16a、16b）環路保護鏈路（鏈路14a）以防止迴路。
雖然環路保護鏈路（鏈路14a）可以具有兩個相鄰的節點（節點12a、b），為了避免混淆，環路保護協定可以指定節點12a作為環路保護鏈路擁有節點（owner ring protection link, ORPL）。在「第1圖」中，環路保護鏈路擁有節點（節點12a）以粗黑的邊框表示。與環路保護鏈路（鏈路14a）之封鎖16a以及解除封鎖及/或開始封鎖以及解除封鎖相關的具體功能可以根據作為環路保護鏈路擁有節點之節點12a的狀態來分配與實現。
同樣的，與環路保護鏈路（鏈路14a）之封鎖16b以及解除封鎖及/或協調封鎖以及解除封鎖相關的具體功能可以根據與環路保護鏈路鄰接之節點12b（在本發明中被稱為「環路保護鏈路同伴節點」）的狀態來分配與實現。在「第1圖」中，環路保護鏈路同伴節點（節點12b）以兩條線的邊框表示。在部分的例子中，環路保護協定的實現可能需要參考節點與環狀結構10中之環路保護鏈路（鏈路14a）的相對位置。
如節點12d的分解圖，支援環路保護協定的環路節點12a~f可以定義出兩個環路連接埠（環路連接埠18a、18b）。其中一個環路連接埠18a可以被稱為西連接埠、另一個環路連接埠18b可以被稱為東連接埠。每一個節點（節點12a~f）的西連接埠與東連接埠能夠在環狀結構10中將節點12a~f鏈結在一起。節點上的其他連接埠可以連接該節點與環狀結構10外部的節點，例如，連接節點12f與客戶節點12g~k。
請繼續參考「第2A圖」，「第2A圖」所示之環路節點12d-1提供單一的線路板20a。線路板20a可以具有至少兩個前端連接埠22a、22b。線路板20a可以透過前端連接埠22a維持環路節點12d-1的西連接埠（環路連接埠18a）以及透過前段連接埠22b維持東連接埠（環路連接埠18b）。此外，狀態機24a可以位於線路板20a上。狀態機24a可以增加狀態以回應一個或多個與在環狀結構10中發生之事件相關的訊息及/或在本地發生之與環路節點12d-1相關的事件，其中，該訊息是由西連接埠（環路連接埠18a）及/或東連接埠（環路連接埠18b）所接收。在本發明中，所提之「線路板」可以是指一般的硬體，但也可以是指能夠維持環路連接埠及/或狀態機之其他形式的基礎設施（infrastructure），反之亦然。
狀態機24a可以實現與狀態相關的行為以協調環路保護協定的實施，例如傳送與回應訊息。狀態機24a也可以執行與實施環路保護協定相關的其他行為。上述之其他行為可以包含封鎖16a、b與解除封鎖連接埠以防止迴路並確保在環狀結構10中之節點12a~f之間的通訊是受到保護的。
然而，由於西連接埠（環路連接埠18a）與東連接埠（環路連接埠18b）是由線路板20a維護，因此線路板20a故障將導致環路節點12d-1完全故障。如上所述，因為環路節點12d-1不再具有連線到環狀結構10的環路連接埠（環路連接埠18a、b），所以從環狀結構10通過環路節點12d-1到環狀結構10外部之客戶節點12g~k的任何資料流（traffic），來自環狀結構10外部之客戶節點12g~k到環路結構10的任何資料流也會有同樣的情況。此外，由狀態機24a所實施之所有環路保護協定的功能將會隨著實施狀態機24a之線路板20a一起失去。因此，實現節點層級之冗餘的其他手段是被希望的。
請繼續參考「第2B圖」所示之具有節點層級之冗餘的環路節點12d-2。與「第2A圖」中之單一線路板不同的，環路節點12d-2可以包含兩個線路板（第一線路板20b、第二線路板20c）。第一線路板20b與第二線路板20c可以被用來實現環路節點12d-2。第一線路板20b可以包含第一前端連接埠22c以及第一狀態機24b。同樣的，第二線路板20c可以包含第二前端連接埠22d以及第二狀態機24c。兩線路板與兩狀態機的描述並非用來限制本發明所提的原理（或運作方式），每一個環路節點（節點12a~f）可以具有更多數量之線路板及/或狀態機，在本發明中以「多個狀態機」來表示。
另外，第一線路板20b與第二線路板20c可以分別維護環路連接埠18c與環路連接埠18d。因此，第一線路板20b的第一前端連接埠22c可以為環路連接埠18c服務。同樣的，第二線路板20c的第二前端連接埠22d可以作為環路連接埠18d。在「第2B圖」中，第一線路板20b、第一前端連接埠22c、以及第一狀態機24b可以與環路連接埠18c關聯，且第二線路板20c、第二前端連接埠22d、以及第二狀態機24c可以與環路連接埠18d關聯。然而，在解釋權利要求時，上述的指定可以是相反的。
第一狀態機24b及/或第二狀態機24c可以實現與如乙太網路環路保護協定等環路保護協定一致的狀態機。由於第一線路板20b/第二線路板20c分別維護各自獨立的環路連接埠18c、d，若兩個線路板（第一線路板20b與第二線路板20d）中的一個線路板完全或部份失效或失去作用，在環狀結構10中的資料流可以被重新導向而通過另一個線路板至環路節點12d-2。另外，若兩個線路板（第一線路板20b與第二線路板20d）中的一個線路板失去作用，即使故障讓相對應之在線路板上的狀態機（第一線路板20b的第一狀態機24b或第二線路板20c的第二狀態機24c）停止運作，但冗餘的另一個狀態機（第一狀態機24c或第二狀態機24b）仍然可以存活並可以讓環路節點12d-2繼續參與環路保護協定的實現。如同下方與「第3圖」相關的說明，冗餘不只對參與環狀結構10的環路節點提供節點層級的冗餘，也對環狀結構10通過環路節點12d-2與外部客戶節點12g~k之間的連線提供節點層級的冗餘。
請繼續參考「第3圖」所示之環狀結構10，環狀結構10中之節點12D與「第2B圖」所示之環路節點12d-2相似，其中，節點12d是由冗餘的線路板（第一線路板20b與第二線路板20c）以及冗餘的狀態機（第一狀態機24b與第二狀態機24c）所實現。然而，其中的一個線路板（例如第二線路板20c）失效或失去作用26，導致環路連接埠18d也失去作用。因此，介於節點12d與節點12e之間的鏈路14d發生故障。
依照環路保護協定，節點12d可以傳送故障訊息30a及/或節點12e可以傳送故障訊息30b，故障訊息30a/故障訊息30b可以通過鏈路14c/鏈路14e。故障訊息30a、b可以被轉送至環路保護鏈路擁有節點（節點12a）及/或環路保護鏈路同伴節點（節點12b），環路保護鏈路擁有節點（節點12a）及/或環路保護鏈路同伴節點（節點12b）能夠以解除封鎖32a、b環路保護鏈路（鏈路14a）來回應故障訊息30a、b。在部份而非全部的例子中，環路保護鏈路擁有節點（節點12a）可以協調環路保護鏈路（鏈路14a）的解除封鎖32a、b。在例子中，在環狀結構10實現與由ITU-T G8032所定義之環路乙太網路保護交換協定一致的環路保護協定時，故障訊息30a、b可以是一個或多個環路自動保護交換（Ring-Automatic Protection Switching, R-APS）訊號故障（Signal Failure, SF）訊息。在部分的例子中，當鏈路14d持續無法運作時，故障訊息30a、b可以週期性的被重複。
一旦環路保護鏈路（鏈路14a）解除封鎖32a、b，雖然在環狀結構10中之各個節點12a~f所傳送之資料流的方向可能改變，但在環狀結構10中之任何節點12a~f可以與在環狀結構10中之任何其他的節點12a~f通訊，儘管故障28讓鏈路14d無法使用。此外，在一個線路板（如第二線路板20c）已經失效時，被用來維護環路連接埠18c的第一線路板20b可以讓在環狀結構10與外部客戶節點12m~12p之間的資料流繼續使用鏈路14m~p抵達節點12d。
舉例來說，先前通過由失去作用之第二線路板20c維護的節點12d之環路連接埠18d的資料流可以被重新導向到節點12d所定義之兩環路連接埠（環路連接埠18c、d）中剩下的環路連接埠18c。環路連接埠18c可以被存活的第一線路板20b維護。被重新導向的資料流可以接著穿過節點12d的背板並由節點12d的一個或多個其他的前端連接埠抵達由節點12a~f形成之環路外部的一個或多個客戶節點（節點12m~p），其中節點12d屬於該環路。
雖然在第二線路板20c中的故障26可能導致喪失第二狀態機24c，但存活的第一狀態機24b可以確保節點12d以及資料流在環路保護的控制下繼續存在，其中，環路保護的控制是由位在存活的第一線路板20b之存活的第一狀態機24b所提供。可以被理解的，資料流也可以以相反的方向，從一個或多個外部客戶節點12m~p穿過節點12d流至環狀結構10。同樣可以被理解的，與維護環路連接埠18d之第二線路板20c的故障26有關的說明同樣適用於與維護環路連接埠18c之第一線路板20b的故障的情況。
因此，透過包含分隔之狀態機（第一狀態機24b與第二狀態機24c）的環路連接埠（環路連接埠18c、d），節點層級的冗餘可以因為節點12d上之資料流以及在線路板（第一線路板20b與第二線路板20c）上之環路保護協定控制而達成。與「第4圖」相關的說明提供有關資料流如何可以通過存活之環路連接埠18c至一個或多個外部客戶節點（節點12m~p）的其他細節。另外，「第4圖」提出涉及在個別的節點12d中採用兩狀態機之方法的起始動機。
請繼續參考「第4圖」所示之環路節點12d-2，環路節點12d-2使用多個線路板20b~n以及一個背板34。背板34可以為位在環路節點12d-2上的多個線路板之間提供通訊基礎設施（communication infrastructure）。背板34可以是交換結構（switch fabric），但此僅為舉例而非用來限制本發明，支援在線路板之間進行通訊的任何技術都是可能的。在背板34包含交換結構時，交換結構可以由任意數量的交換結構的架構來實現，例如，從交錯式交換器匯流排架構到共享記憶體交換器匯流排架構等。雖然「第4圖」示出十個線路板20b~n，但可以被理解的，任何數量的線路板都是可能的。並且，雖然在「第4圖」中的背板34表現了線路板20b~n之間的相互連線，但在部份的例子中，背板34可以只支援線路板20b~n之子集的通訊。
與「第2B圖」相同的，對第一線路板20b上的第一前端連接埠22c而言，環路節點12d-2可以包含位在第一線路板20b或基礎設施上的第一狀態機24b，其中，第一狀態機24b維護OSI第二層之環路保護協定所定義的兩環路連接埠（環路連接埠18c、d）中的環路連接埠18c。同樣的，對第二線路板20c上的第二前端連接埠22d而言，環路節點12d-2可以包含位在第二線路板20c或基礎設施上維護環路連接埠18d的第二狀態機24c。如同「第4圖」所示，一個或多個其他的線路板20d~n也可以位在環路節點12d-2。這些其他的線路板20d~n可以具有一個或多個前端連接埠22d~f，其中，前端連接埠22d~f鏈結到一個或多個環路節點12d-2所屬之環狀結構10外部的客戶節點12m~p。可以被理解的，交換結構或如同實現背板的交換結構可以允許位在環路節點12d-2上的任何線路板20b~n具有鏈結的狀態機。
一個或多個其他的前端連接埠22d~f可以通過背板34通訊連接至第一線路板20b與第二線路板20c。因為背板34能夠幫助維護環路連接埠18c的第一線路板20b及/或維護環路連接埠18d的第二線路板20c與維護與環狀結構10之外部的客戶節點12m~p鏈結之前端連接埠（例如前端連接埠22d~f）的其他線路板（例如線路板20h、k）之間的通訊，所以即使喪失了維護環路連接埠（例如環路連接埠18c、d）的線路板（例如線路板20b、c），來自以及通往客戶節點12m~p的資料流可以被繼續傳送。此外，雖然「第4圖」未示出，當連接到其他環路連接埠的其他線路板失去作用，任何具有同時作為環路連接埠與連接到環狀結構10外部節點之前端連接埠的前端連接埠22的線路板20可以繼續幫助資料流進入或傳送至外部。換句話說，一個或多個前端連接埠（例如前端連接埠22d~f）可以通過背板34與第一環路連接埠18c及/或第二環路連接埠18d通訊連接，且也可以鏈結到環狀結構10外部的一個或多個客戶節點12m~p，其中，環狀結構10的節點12a~f參與OSI第二層之環路保護協定。
同樣的，在一個節點之不同線路板上的多個狀態機可以確保節點在一個位於線路板上的狀態機失去作用後仍然能夠依賴在該節點參與的環狀結構10中所實施的環路保護協定。然而，由於環路保護協定依賴在節點12a~f實現的狀態機來協調與實現環路保護協定，所以，在環路節點12d-2上的多個狀態機（例如第一狀態機24b與第二狀態機24c）可能導致環路保護協定的混亂。此外，與有兩個狀態機運作之環路節點12d-2相鄰的節點12c、e可能與如同執行一個狀態機的環路節點12d-2互相影響（尤其是當節點12c、e來自其他地方時），這可能會造成問題，例如，可能會產生迴路。
請繼續參考「第5圖」，在「第5圖」中，節點12d的實體面36由多個狀態機（狀態機24b、c）實現，在節點12d的管理面38，上述的多個狀態機可以合併為一個共同的虛擬狀態機40。鏈路42（板內通訊鏈路或節點內鏈路）可以通過背板34介於第一線路板20b的第一虛擬連接埠44a與第二線路板20c的第二虛擬連接埠44b之間。背板34所支援的鏈路42可以被設計為提供狀態資訊單元給第一狀態機24b與第二狀態機24c，以便第一狀態機24b與第二狀態機24c能夠維持共同狀態。
透過在背板34上同步多個狀態機（第一狀態機24b與第二狀態機24c）的狀態，多個狀態機（第一狀態機24b與第二狀態機24c）可以在邏輯上被合併為一個共同的虛擬狀態機40。因為該些狀態機（第一狀態機24b與第二狀態機24c）在邏輯上被合併，所以該些狀態機（第一狀態機24b與第二狀態機24c）可以變成無法被察覺的管理面38。因此，網路管理者46可以提供一個介面（interface）以處理具有多個狀態機（第一狀態機24b與第二狀態機24c）的環路節點12d-2，以及以相同的方式來處理在環狀結構10中的其他節點（節點12a~c、e~f），無須任何其他的規則或考慮因素。
此外，因為多個狀態機（第一狀態機24b與第二狀態機24c）對環狀結構10中的其他節點（包含相鄰節點12c、e）可能變成是無法察覺的，所以其他的節點（節點12a~c、e~f）可能與節點12d-2互相影響而不預備其他的注意事項。因此，一個或多個相鄰節點（節點12c、e）可以是先前所討論的裝置（legacy）或第三方裝置，只要相鄰節點（節點12c、e）同樣可以實現環狀結構10的環路保護協定。有關實現虛擬連接埠的其他細節連同可以被用來同步多個狀態機與避免多個狀態機所產生之潛在迴路的模組將以「第6圖」來說明。
請繼續參考「第6圖」所示之線路板20，線路板20具有前端連接埠22與虛擬連接埠44。交換基礎設施48能夠連接前端連接埠22與虛擬連接埠44。交換基礎設施48可以讓線路板20實現交換功能。舉例來說，可以在功能上被理解之交換功能的操作（operation）可能包含與網路連接、與背板34或交換結構連接、處理封包（packet）、及/或管理資料流等。
可以使用與一個或多個前端連接埠22相關的網路介面50及/或與一個或多個虛擬連接埠44相關的結構（fabric）介面52來接收與傳送被用來協調在資料鏈結層網路實現環路保護協定之訊息，例如，如R-APS訊息。在部分的實施例中，訊息、封包、及/或訊框（frame）的處理可以由獨立的入口處理器（ingress processor）54以及出口處理器（egress processor）56來完成，入口處理器54與出口處理器56更可以在傳送與接收之操作的方面進行細分。入口處理器54可以檢查訊息是否為資料封包/訊號，並判斷訊息的目的媒體存取控制（Media Access Control, MAC）位址（address）。
出口處理器56可以封裝（encapsulate）被分發（distribution）的訊息，其中，訊息在線路卡20上被產生。不論是入口處理器44、出口處理器46、或是上述兩者，都可以與緩衝區（buffer）相連接。交換基礎設施48可以包含資料流管理器58以引導訊息。資料流管理器58可以包含儲存有資料庫的記憶體或交換資料庫60，其中，資料庫或交換資料庫60具有已學習的項目，這些項目可以將不同的目的MAC位址關連到不同的連接埠。資料庫或交換資料庫50可以儲存交換資料表、MAC資料表、內容可定址記憶體（Content Addressable Memory, CAM）資料表，或其他。另外，資料流管理器58可以包含一個或多個計數/計時器（counter/timer）62以及排程器（scheduler），這些計數/計時器與排程器可以透過網路介面50及/或結構介面52在不同的連接埠上安排訊息的位置。交換基礎設施48可以由一個或多個晶片（chip）實現。
另外，線路板20可以包含中央處理單元（Central Processing Unit, CPU）70、匯流排（bus）72、以及交換保護模組74，其中，匯流排72例如快捷外設互聯標準（Peripheral Component Interconnect Express, PCIe）匯流排。交換保護模組74可以提供實現環路保護協定的基礎設施。與實現環路保護協定相關的功能可以由交換保護模組74中的一個或多個子集來處理。有關本發明所提之「模組」，可以由全硬體或全軟體的形式來實現，也可以組合軟體與硬體來實現，這樣的組合在本發明中同樣被稱為「模組」。此外，本發明可以由任何有形媒體（tangible medium）表現之電腦程式產品的形式實現，上述有形媒體具有在媒體中實現之電腦可使用程式碼。
在軟體的方面，一個或多個電腦可使用或電腦可讀取媒體的任何組合都可以被利用。舉例而言，電腦可讀取媒體可以包含一個或多個可攜式的電腦磁碟片（diskette）、隨機存取記憶體（random access memory, RAM）、唯讀記憶體（read-only memory, ROM）、可擦除可規劃式唯讀記憶體（erasable programmable read-only memory, EPROM）、快閃記憶體（Flash memory）、光碟（portable compact disc read-only memory, CDROM）、光學儲存裝置（optical storage device）、磁儲存裝置（magnetic storage device）。在部分的實施例中，為了提供指令執行系統、設備（apparatus）、或裝置 （device）使用或連接，電腦可讀取媒體可以包含任何能夠涵蓋、儲存、通訊、傳播、運輸之程式的非暫態媒體（non-transitory medium）。
實行本發明之操作的電腦程式碼可以由一種或多種程式語言的任意組合寫成，例如，Java、Smalltalk、C++等物件導向（object-oriented）的程式語言，以及如C語言等傳統程序導向的程式語言或類似的程式語言。在交換保護模組74的方面，全部可能以軟體實現的交換保護模組74可以在中央處理單元上執行。交換保護模組74的任何硬體可以直接與交換保護模組74及/或連接埠（前端連接埠22、虛擬連接埠44）互動。
在部分的例子中，交換保護模組74可以包含狀態機24。在某些例子中，狀態機24可以包含交換保護模組74。在其他的例子中，交換保護模組74可以包含其他的功能或模組。除了不同環路保護協定（例如ITU-T G.8032）所提出的功能及/或模組之外，狀態機24及/或交換保護模組74可以包含更新模組76、內部封鎖模組78、訊息模組80、主控模組82、附屬模組84、及/或保存模組86。根據環路保護協定，任何模組可以被視為隸屬於狀態機24、在交換保護模組74中但在狀態機24之外、或在交換保護模組74之內但部分在狀態機24內且部分在狀態機24外。交換保護模組74也可以包含監控模組88及/或轉送模組90，這些模組也可以被視為整個或部份屬於狀態機24。在部份的例子中，轉送模組90可以由交換基礎設施48完全實現。
在以下更詳細的說明中，在一個狀態機24、交換保護模組74、及/或線路板20中，主控模組82與附屬模組84可能是互斥（mutually exclusive）的，反之亦同。主控模組82可以由自己或其他模組及/或功能來寄送、實行、或協調在稍後說明的主角色行動組。相似的，附屬模組84可以由自己或其他模組及/或功能來寄送、實行、或協調在稍後說明的從角色行動組。在某些例子中，主控模組82或附屬模組84連同上述其他模組可以被用來讓多個狀態機24無法被察覺並防止潛在的迴路，其中，多個狀態機24可能產生與「第7圖」相關的說明。
請繼續參考「第7圖」，「第7圖」示出在環路節點12d-2的插槽（slot）92a、b之間的一系列的互動，藉以通過鏈路42a（板內鏈路或節點內鏈路）同步多個狀態機24。該些互動也幫助回應在板內通訊鏈路（鏈路42a）上的故障100、協調解除封鎖32環路保護鏈路（鏈路14a）、以及可以防止因為板內通訊鏈路（鏈路42a）修復或恢復所形成的迴路，直到環路保護鏈路（鏈路14a）能夠再次被封鎖16。雖然「第7圖」中以一定的順序表示這些互動，但某些動作的順序可以被改變。
環路節點12d-2可以包含具有多個插槽（包含插槽92a、b）的底座（chassis），其中每一個插槽可以容納線路板或控制卡，藉以整合實現環路節點12d-2。可以分配一個字母或數字給每一個插槽。舉例來說，一個底座可以具有十六個插槽（兩個或多個任意數量的插槽都是可能的），其中，兩個插槽被保留給控制卡使用，另外十四個插槽保留給線路板20使用。如「第7圖」中的插槽92a與插槽92b可以分別對應到第十三與第十四個插槽。被插槽92a容納的線路板20b可以具有第一前端連接埠22c以及第一虛擬連接埠44a。相似的，被插槽92b容納的另一個線路板20c可以具有第二前端連接埠22d以及第二虛擬連接埠44b。
在與「第5圖」有關的說明中，鏈路42a（板內通訊鏈路或節點內鏈路）可以穿過背板34被建立在第一虛擬連接埠44a與第二虛擬連接埠44b之間。為了要同步多個狀態機24，第一線路板20b之第一狀態機24b的更新模組76可以依據狀態資訊單元更新第一狀態機24b為已更新狀態。相同的，在第二線路板20c之第二狀態機24c的更新模組76可以依據同樣的狀態資訊單元更新第二狀態機24c為已更新狀態。狀態資訊單元可以穿過節點內鏈路（鏈路42a）被提供給兩個狀態機（第一狀態機24b與第二狀態機24c）。在某些例子中，狀態資訊單元可以依據專門的協定（proprietary protocol）來定義。然而，在其他的例子中，狀態資訊單元可以是已存在之環路保護協定的一部分。
在某些例子中，狀態資訊單元可以是狀態訊息94，例如依據ITU-T G.3082所定義的任何R-APS訊息，但本發明並不以此為限。在這樣的例子中，狀態訊息94可以被傳送到第一環路連接埠18c。第一狀態機24b的更新模組76可以根據環狀結構10所實現的環路保護協定更新96第一狀態機24b，藉以回應狀態訊息94。
位在第一線路板20b的轉送模組90（可能但並非一定是交換基礎設施48）可以轉送狀態訊息94。狀態訊息94可以從第一前端連接埠22b被轉送到第一虛擬連接埠44a，其中，狀態訊息94可以與任何其他通過交換結構（如背板34）之訊框/封包相似的方式，從網路介面50穿過交換基礎設施48抵達結構介面52。轉送模組90可以轉送狀態訊息，使狀態訊息由第一虛擬連接埠44a以及穿過背板34所支援的板內通訊鏈路（鏈路42a）抵達位於第二線路板20c上的第二狀態機24c。
為了要同步第一狀態機24b與第二狀態機24c，第二狀態機24c的更新模組76可以被設計來依據環路保護協定回應第二虛擬連接埠44b所接收到的狀態訊息94，就像狀態訊息94被第二環路連接埠22d接收一樣。透過以這種方式回應狀態訊息94，第二狀態機24c的更新模組76可以更新98第二狀態機24c為已更新狀態。因此，第一狀態機24b與第二狀態機24c可以共享環路節點12d-2的一個共同狀態。
在第二線路板20c的轉送模組90及/或交換基礎設施48接著可以轉送狀態訊息94到作為環路連接埠18d之第二線路板20c的前端連接埠22d。狀態訊息94接著可以被轉送到下一個節點12e藉以幫助協調實現環路保護協定，使得具有多個狀態機（第一狀態機24b與第二狀態機24c）的環路節點12d-2如同具有一個狀態機24a的環路節點12d-1。
使用穿過節點12a~f之被用來協調環路保護協定的狀態訊息94穿過板內通訊鏈路（鏈路42）來同步多個狀態機（例如同步第一狀態機24b與第二狀態機24c）可能導致問題。舉例而言，若有板內通訊鏈路（鏈路42a）發生故障100，狀態訊息94以及其他的資料流不再能夠穿過環路節點12d被轉送。為了解決故障100，可能需要進行回應。
一個或多個監控模組88可以監控從第一線路板20b的第一虛擬連接埠44a穿過背板34至第二線路板20c的第二虛擬連接埠之板內通訊鏈路（鏈路42）的故障100。監控模組88可以使用持續確認訊息（Continuity Check Messages, CCM）、虛擬連接埠故障報告、及/或其他方法來偵測沿著板內通訊鏈路（鏈路42）的故障100。
為了回應監控模組88所偵測到之鏈路42的故障100，一個或多個第一狀態機24b及/或第二狀態機24c的內部封鎖模組78可以封鎖102、104相對應的第一虛擬連接埠44a與第二虛擬連接埠44b，其中，第一虛擬連接埠44a對應第一狀態機24b的內部封鎖模組78，且第二虛擬連接埠44b對應屬於第二狀態機24c的內部封鎖模組78。同樣的，為了回應故障100，第一狀態機24b與第二狀態機24c的更新模組76可以分別將第一狀態機24b與第二狀態機24c由閒置狀態更新為反映故障100的新共同狀態。
在封鎖102、104第一虛擬連接埠44a及/或第二虛擬連接埠44b以回應故障100後，一個或多個訊息模組80可以傳送一個或多個故障訊息106。在第一線路板20b及/或第二線路板20c上的訊息模組80可以產生並傳送故障訊息106給環路節點12d-2之兩個環路連接埠（環路連接埠18c、d）中的至少一個環路連接埠。故障訊息106可以指示開啟32被封鎖16以防止迴路之環路保護鏈路14a的需求，其中，上述之環路保護鏈路14a在節點12a~f所形成之環路節點12d-2所屬的環狀結構10中。
故障訊息106可以是依據環路保護協定所定義藉以回應故障的訊息，其中，該故障發生在環路保護協定所定義之環狀結構10內的相鄰節點之環路連接埠所維護之鏈路上。舉例而言，在符合ITU-T G.3082的環路保護協定，故障訊息106可以是環路自動保護交換訊號故障訊息。雖然資料流的方向可能需要被改變，一旦環路保護鏈路14a被解除封鎖32，資料流能夠不管故障100而達到在環狀結構10中的各個節點12a~f。
當環路保護鏈路14a解除封鎖時，迴路可能隨著鏈路42的修復108（或恢復）而產生。為了避免這樣的可能性，以多個狀態機24的預防行為而言，可以區分多個狀態機24的角色來達成多個狀態機24的無法察覺性。因此，主角色行動組可以由第一狀態機24b或第二狀態機24c來執行。相反的，從角色行動組可以由沒有執行主角色行動組的第二狀態機24c或第一狀態機24b來執行。主角色行動組可以依據預先決定的規範被分派到第一狀態機24b或第二狀態機24c。
舉例來說，主角色行動組可以被分配給與最高插槽值相關聯的狀態機。根據這些方針，從角色行動組可以被分配給具有最低插槽植的狀態機。其他的規範也是可能的，且上述的規範可以顛倒。可以被理解的，在與「第7圖」相符的例子中，插槽92b具有最高的插槽值，且因此，根據規範，第二狀態機24c將分配到主角色行動組。在本發明中，「組」這個字詞包含任何數量的元素，甚至可以是空集合。
主角色行動組可以包含封鎖110與分配到主角色行動組之第二狀態機24c相關聯的環路連接埠18d，藉以回應板內通訊鏈路（鏈路42b）的恢復108。為了預防迴路，當環路保護鏈路14a被解除封鎖32時，主角色行動組可以在內部封鎖模組78解除封鎖112相關聯的虛擬連接埠22d前，封鎖110與環路連接埠18d相關聯的前端連接埠22d，藉以回應回應板內通訊鏈路（鏈路42b）的恢復108。
位於具有分配到主角色行動組之第二狀態機24c之第二線路板20c的訊息模組80可以產生鏈路建立（link-up）訊息114，並穿過已恢復的板內通訊鏈路（鏈路42b）提示第二狀態機24c解除封鎖116在板內通訊鏈路（鏈路42b）之遠端相對應的第一虛擬連接埠44a。在某些例子中，第二線路板20c之訊息模組80可以在封鎖110相對應的環路連接埠18d後產生鏈路建立訊息114。舉例來說，訊息模組80可以將持續確認訊息的類型、長度、以及數值（Type, Length, and Value, TLV）等項目欄位（option field）設定為預設值，藉以產生鏈路建立訊息114，但本發明並不以此為限。為了回應鏈路建立訊息114，位在具有分配到從腳色行動組之第一狀態機24b之第一線路板20b的內部封鎖模組78可以解除封鎖116相對應的第一虛擬連接埠44a。
為了讓環狀結構10回到具有備援冗餘的正常情況，第一狀態機24b的訊息模組80可以傳送恢復訊息118給作為環路連接埠18c的第一前端連接埠22c及/或第二狀態機24c的訊息模組80可以傳送恢復訊息118給作為環路連接埠18d的第二前端連接埠22d，藉以回應板內通訊鏈路（鏈路14b）的恢復108。恢復訊息118可以依據環路保護協定來定義，藉以回應在相鄰節點12a~f之環路連接埠之間被維護之鏈路的恢復。舉例而言，在環路保護協定與ITU-T G.3082相符時，恢復訊息118可以是環路自動保護交換R-APS無請求（No Request, NR）訊息。
根據環狀結構10所實現的環路保護協定，環路保護鏈路（鏈路14a）可以被封鎖16以回應一個或多個恢復訊息118。然而，為了防止迴路，在交換保護模組74或分配到主角色行動組的第二狀態機24c解除封鎖122作為環路連接埠18d之第二前端連接埠22d前，可以要求環路保護鏈路已經被封鎖16的指示120。另外，指示120可以根據環路節點在事先被分配之環級角色進行變化。
舉例來說，在環路保護協定指定維護環路保護鏈路的責任給作為環路保護鏈路擁有節點的環路節點12d時，交換保護模組74或第二狀態機24c可以等待恢復時間120a終了（expire），其中，依據環路保護協定為了保護環狀結構10之定義，環路保護鏈路屬於環路節點12d-2。例如，在與ITU-T G.3082所定義之環路保護協定相符的某些例子中，恢復時間120a可以是恢復等待（Wait To Restore, WTR）時間，但本發明並不以此為限。在恢復等時間120a恢復之後，根據主角色行動組，交換保護模組74或第二狀態機24c可以解除封鎖122環路連接埠18c，其中，環路連接埠18c是由具有分配到主角色行動組之第二狀態機24c的第二線路板20c所維護。
相反的，在環路保護協定為了節點12d所屬之環狀結構10分配維護環路保護鏈路（鏈路14a）的責任給遠離節點12d之作為環路保護鏈路擁有節點的其他節點（例如節點12a）時，交換保護協定741或第二狀態機24c可以等待接收來自環路保護鏈路擁有節點（節點12a）的封鎖訊息120b，例如根封鎖（root-blocking）訊息。舉例來說，在與ITU-T G.3082所定義之環路保護協定相符的某些例子中，封鎖訊息120b可以是R-APS根封鎖（Root Blocked）訊息。在接收到封鎖訊息120b之後，根據主角色行動組，交換保護模組74或第二狀態機24c可以解除封鎖122環路連接埠18d，其中，環路連接埠18d是由具有分配到主角色行動組之第二狀態機24c的第二線路板20c所維護。 一旦環路連接埠18d被解除封鎖122，第一狀態機24b的更新模組76可以更新第一狀態機24b且第二狀態機24c的更新模組76可以更新第二狀態機24c，使第一狀態機24b與第二狀態機24c由先前的共同狀態回到共同的閒置狀態。因此，在解除封鎖122環路連接埠18d之前，等待已經封鎖環路保護鏈路（鏈路14a）之環路保護鏈路擁有節點（例如節點12a、d）的指示，可以避免迴路發生的另一個機會。接下來的「第8圖」提供以多個狀態機實現節點12d以避免迴
請繼續參考「第8圖」，「第8圖」示出環狀結構10透過不同的階段來預防不同可能的迴路。在第一階段10a中，環狀結構10具有被封鎖16a、b的環路保護鏈路（鏈路14a），當第一事件發生（1）時，也就是在節點12d之板內通訊鏈路（鏈路42）發生故障100時，由多個狀態機實現的節點12d可以利用板內通訊鏈路（鏈路42）無法察覺的同步多個狀態機。環狀結構10接著可以進入第二階段10b，在第二階段10b中，環路保護鏈路擁有節點（節點12a）及/或相鄰節點（節點12b）可能已經解除封鎖32a、b環路保護鏈路（鏈路14a）（2），藉以回應一個或多個故障訊息106，如此，儘管有故障100，在環狀結構10中的節點12a~f可以被存取。
然而，在第二階段10b，板內通訊鏈路（鏈路42）也可能已經被修復108（3），且根據主角色行動組，相對應的環路連接埠18d可能已經被封鎖110（4），藉以防止迴路。在第三階段10c，環路保護鏈路擁有節點（節點12a）及/或相鄰節點（節點12b）可能已經封鎖16a、b環路保護鏈路（鏈路14a）（5），藉以回應一個或多個恢復訊息118。儘管如此，交換保護模組74或實現主角色行動組的第二狀態機24c可以等待以解除封鎖122環路連接埠18d（6），直到接收到來自環路保護鏈路擁有節點（節點12a）之環路保護鏈路（鏈路14a）已經被封鎖的指示120，藉以避免迴路的可能性。
在「第9圖」與「第10圖」所示之流程圖中說明了根據本發明之實施例可能實現之系統、 方法、與電腦程式產品的架構、功能性、及/或運作。在流程圖中的每一個區塊可以代表程式碼的一個模組、片段、或部分，每一個區塊包含實現符合邏輯之特定功能的一個或多個可執行指令。還應該要注意的是，流程圖中每一個區塊以及流程圖中之區塊的組合，可以由完成特定功能或行為之專用的硬體系統來實現，或可以由特定目的之硬體與電腦指令的組合來實現。
若有電腦程式指令參與，這些電腦程式指令可以被提供給通用電腦、專用電腦、或其他可程式資料處理裝置的處理器來產生機器。這樣的指令透過電腦或其他可程式資料之處理裝置的處理器執行，藉以實現在流程圖及/或區塊圖中之區塊的功能/行為。
這些電腦程式指令也可以被儲存在電腦可讀取媒體中，電腦可讀取媒體可以引導電腦或其他可程式資料處理裝置以特定的方式運作。被儲存在電腦可讀取媒體產品中的電腦程式指令產生包含實現在流程圖及/或區塊圖中之區塊所指明之功能/行為之指令的製造品。
電腦程式也可以被載入電腦或其他可程式資料處理裝置來產生在電腦或其他可程式資料處理裝置上完成的一連串操作步驟，藉以產生由電腦實現的程序，使得在電腦或其他可程式裝置上執行的指令提供實現在流程圖及/或區塊圖中之區塊所指明之功能/行為的程序。
還應該要注意的是，在部分的實施例中，區塊所提到的功能可能以圖中所表示的順序發生。實際上，在某些實施例中，根據所涉及的功能，兩個連續的區塊基本上可能可以同時被執行，或在某些時候可能會以相反的順序被執行。或者，如果不需要的話，可以省略特定的步驟或功能。
請繼續參考「第9圖」所示之方法200，方法200判斷是否回應狀態訊息94。在某些環路保護協定中，狀態訊息94具有與接收到狀態訊息94之線路板20相當的節點識別值，這表示狀態訊息94已經完成在環狀結構10的路線回到起點，這些狀態訊息94可能會被丟棄。然而，在兩線路板20b、c維護環路節點12d-2之兩個環路連接埠18c、d的網路環境中，線路板20b、c可以分享一個共同節點識別值，藉以幫助線路板20b、c無法被察覺。所以，來自一對線路板（線路板20b、c）之共同節點識別值可能存在，且同步這一對線路板可能是重要的，而不是讓狀態訊息可以自由被傳送。因此，方法200提供在上述網路環境中做出如何判斷是否要回應狀態訊息94的部分例子。
可以使用保存模組86實現的方法200可能包含接收狀態訊息94（步驟202）。在線路板20接收到狀態訊息94時，可以判斷狀態訊息94是否具有相同的節點識別值（步驟204）。若沒有，更新模組76可以根據狀態訊息94判斷是否需要更新狀態機（步驟210）。
相反的，若狀態訊息94具有相同的節點識別值，表示狀態訊息94為匹配訊息，其中，當一個訊息所具有之分配給提供狀態訊息94之節點的節點識別值與分配給接收到狀態訊息94之線路板20的節點識別值相當時，該訊息可以被定義為匹配訊息。接著，判斷匹配訊息（狀態訊息94）是否接收自相對應的虛擬連接埠（步驟206）。若否，匹配訊息可能被丟棄（步驟208）。換句話說，若匹配訊息（狀態訊息94）抵達對應的環路連接埠，保存模組86可以不需要經過狀態機回應而直接丟棄匹配訊息。
然而，若在步驟206判斷出匹配訊息接收自相對應的虛擬連接埠，方法200接著可以根據匹配訊息（狀態訊息94）判斷是否需要更新狀態機（步驟210）。無論在步驟210判斷是否需要更新的情況，若是，則方法200可以更新狀態機24（步驟212）。若否，則方法200可以轉送狀態訊息94（步驟214）。換句話說，保存模組86可以保存由虛擬連接埠所接收的匹配訊息（狀態訊息94），使得相對應之狀態機24的更新模組76可以判斷是否需要更新狀態機24（步驟212）以回應匹配訊息（狀態訊息94）。
請繼續參考「第10圖」，方法300示出可以利用同步位在共同環路節點的多個狀態機24來回應在鏈路42上之故障100。方法300也可以在先前無法作用之鏈路恢復108後防止一個或多個迴路。方法300可以包含偵測在板內通訊鏈路（鏈路42）上的故障100（步驟302）以及封鎖在鏈路42兩端的一個或多個虛擬連接埠44以回應故障100。另外，方法300可以傳送一個或多個訊號故障訊息106藉以協調實現在相對應之環狀結構10中的環路保護協定。
在監控失去作用的板內通訊鏈路（鏈路42）後，判斷恢復108是否可能已經發生（步驟308），其中，在某些例子中所實現的鏈路42是從第一線路板24b的第一虛擬連接埠44a穿過背板34到第二線路板24c的第二虛擬連接埠44b。若否，方法300可以傳送一個或多個故障訊息106（步驟306），接著，再一次判斷恢復108是否已經發生（步驟308）。若是，則方法300可以接著判斷方法300是否在被分配到主角色行動組的插槽92上被實現（步驟310）。
若否，方法300可以等待接收鏈路建立訊息114（步驟312）。緊接在接收到鏈路建立訊息114後，對應的虛擬連接埠44可以被解除封鎖116（步驟314）。若是，則緊接在偵測到恢復108後，或在偵測到恢復108不久後，方法300接著可以封鎖110作為環路連接埠18的前端連接埠22（步驟316），其中，被封鎖110的環路連接埠18由具有分配到主角色行動組之狀態機24的線路板20所維護。在先前的故障100發生後回應節點內鏈路（鏈路42）恢復108之環路連接埠18的封鎖110可能屬於分配給狀態機24的主角色行動組。
在封鎖110環路連接埠（步驟316）後，方法300可以接著解除封鎖112相對應的虛擬連接埠44（步驟318）並傳送在步驟312中被其他對線路板20所接收的鏈路建立訊息114（步驟320）。狀態訊息或恢復訊息118也能夠被傳送（步驟322），藉以提示環路保護鏈路（鏈路14a）再次封鎖16。判斷是否獲得再次封鎖16的指示120（步驟324），其中，在方法300被環路保護鏈路擁有節點（節點12）實現時，可以是判斷恢復計時器120a是否終止，而在方法300不是被環路保護鏈路擁有節點（節點12）實現時，可以是判斷是否接收到根封鎖訊息120b。
若否，方法300可以回到傳送恢復訊息118（或狀態訊息）的步驟322，並進行獲得環路保護鏈路之指示120的判斷（步驟324）。若是，則方法300可以接著解除封鎖122作為環路連接埠18的前端連接埠22（步驟326），藉以回應在相對應的狀態機24參與之環狀結構10之環路保護鏈路（鏈路14a）已經被恢復32的指示120。
雖然本發明所揭露之實施方式如上，惟所述之內容並非用以直接限定本發明之專利保護範圍。任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明所揭露之精神和範圍的前提下，對本發明之實施的形式上及細節上作些許之更動潤飾，均屬於本發明之專利保護範圍。本發明之專利保護範圍，仍須以所附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧環狀結構
10a‧‧‧第一階段
10b‧‧‧第二階段
10c‧‧‧第三階段
12a~p‧‧‧節點
14a~p‧‧‧鏈路
16a~b‧‧‧封鎖
18a~d‧‧‧環路連接埠
20、20a~n‧‧‧線路板
22、22a~f‧‧‧前端連接埠
24、24a‧‧‧狀態機
24b‧‧‧第一狀態機
24c‧‧‧第二狀態機
26‧‧‧失效/失去作用/故障
28‧‧‧故障
30a、b‧‧‧故障訊息
32a、b‧‧‧封鎖
34‧‧‧背板
36‧‧‧物裡面
38‧‧‧管理面
40‧‧‧虛擬狀態機
42、42a~b‧‧‧鏈路
44、44a~b‧‧‧虛擬連接埠
46‧‧‧管理者
48‧‧‧交換基礎設施
50‧‧‧網路介面
52‧‧‧結構介面
54‧‧‧入口處理器
56‧‧‧出口處理器
58‧‧‧資料流管理器
60‧‧‧資料庫
62‧‧‧計數器
72‧‧‧匯流排
74‧‧‧交換保護模組
76‧‧‧更新模組
78‧‧‧內部封鎖模組
80‧‧‧訊息模組
82‧‧‧主控模組
84‧‧‧附屬模組
86‧‧‧保存模組
88‧‧‧監控模組
90‧‧‧轉送模組
92a~b‧‧‧插槽
94‧‧‧狀態訊息
96、98‧‧‧更新
100‧‧‧故障
102、104‧‧‧封鎖
106‧‧‧故障訊息
108‧‧‧修復/恢復
110‧‧‧封鎖
112‧‧‧解除封鎖
114‧‧‧鏈路建立訊息
116‧‧‧解除封鎖
118‧‧‧恢復訊息
120‧‧‧指示
120a‧‧‧恢復時間/恢復計時器
120b‧‧‧封鎖訊息/根封鎖訊息
122‧‧‧解除封鎖
200、300‧‧‧方法
步驟202‧‧‧接收訊息
步驟204‧‧‧訊息是否具有相同節點識別值
步驟206‧‧‧訊息是否接收自虛擬連接埠
步驟208‧‧‧丟棄訊息
步驟210‧‧‧狀態機是否需要更新
步驟212‧‧‧更新狀態機
步驟214‧‧‧轉送訊息
步驟302‧‧‧偵測在板內通訊鏈路上的故障
步驟304‧‧‧封鎖虛擬連接埠
步驟306‧‧‧傳送故障訊息
步驟308‧‧‧板內通訊鏈路是否被修復
步驟310‧‧‧是否為主插槽
步驟312‧‧‧接收鏈路建立訊息
步驟314‧‧‧解除封鎖附屬虛擬連接埠
步驟316‧‧‧封鎖前端連接埠
步驟318‧‧‧解除封鎖主控虛擬連接埠
步驟320‧‧‧傳送鏈路建立訊息
步驟322‧‧‧傳送狀態訊息
步驟324‧‧‧恢復等待時間終了或接收到根封鎖訊息
步驟326‧‧‧解除封鎖前端連接埠
第1圖為本發明實施例所提之包含使用環路保護協定之環狀結構的網路之區塊示意圖。 第2a圖為習知之實現單一環路保護狀態機之網路節點之區塊示意圖。 第2b圖為本發明實施例所提之由分離線路板分別維護之具有各自環路保護狀態機的兩環路連接埠之區塊示意圖。 第3圖為本發明實施例所提之在環路內之實現環路保護協定且一環路連接埠失去作用的環路節點基於存活狀態機的控制以提供環路外部節點透過剩餘之環路連接埠存取之區塊示意圖。 第4圖為本發明實施例所提之在位於共同環路節點上之線路板之間及在上述兩線路板上之兩狀態機之間提供通訊基礎設施之背板之區塊示意圖。 第5圖為本發明實施例所提之在成為無法察覺之管理面的實體平面上之兩狀態機與實現環路保護協定之第三方裝置無縫連接之區塊示意圖。 第6圖為本發明實施例所提之維護能夠成為環路連接埠與虛擬連接埠之前端連接埠之線路板與在線路板上之交換基礎設及具有用來實現環路保護協定之狀態機之交換保護模組之相關細節之區塊示意圖。 第7圖為本發明實施例所提之在環路節點上之插槽對、每個作為環路連接埠的前端連接埠、虛擬連接埠、狀態機以及其他之間，同步狀態機、回應在被用來同步狀態機之鏈路上的故障、當鏈路恢復時預防迴路的互動之連續示意圖。 第8圖為本發明實施例所提之使用經歷在兩狀態機之間之內部鏈路上故障之環路節點實現環路保護協定之環狀結構、當環路中的環路保護鏈路被解除封鎖時封鎖環路連接埠以防止迴路之環路節點、以及在環路保護鏈路再次被封鎖後解除封鎖環路連接埠之環路節點之系統發展之區塊示意圖。 第9圖為本發明實施例所提之在環路節點之兩連接埠被具有共同節點識別值之兩線路板/插槽維護時，判斷是否回應具有與在一網路環境中之接收到訊息之線路板/插槽相當之節點識別值之訊息之方法流程圖。 第10圖為本發明實施例所提之回應在共同環路節點上之多個狀態機之間的鏈路上之故障以及在先前失去作用之鏈路被恢復後防止迴路之方法流程圖。
20‧‧‧線路板
22‧‧‧前端連接埠
44‧‧‧虛擬連接埠
48‧‧‧交換基礎設施
50‧‧‧網路介面
52‧‧‧結構介面
54‧‧‧入口處理器
56‧‧‧出口處理器
58‧‧‧資料流管理器
60‧‧‧資料庫
62‧‧‧計數器
72‧‧‧匯流排
74‧‧‧交換保護模組
76‧‧‧更新模組
78‧‧‧內部封鎖模組
80‧‧‧訊息模組
82‧‧‧主控模組
84‧‧‧附屬模組
86‧‧‧保存模組
88‧‧‧監控模組
90‧‧‧轉送模組

Claims (20)

  1. 一種冗餘環路節點，該冗餘環路節點至少包含： 一第一線路板，用以實現一環路節點，該環路節點包含： 一第一前端連接埠，做為兩環路連接埠中之一第一環路連接埠，為支援一環路保護協定之多個環路節點而被定義；及 一第一狀態機， 實現符合該環路保護協定之一狀態機； 一第二線路板，用以實現該環路節點，該第二線路板更包含： 一第二前端連接埠，做為兩環路連接埠中之一第二環路連接埠，為支援該環路保護協定之多個環路節點而被定義；及 一第二狀態機，實現符合該環路保護協定之一狀態機；及 一背板（backplane），用以在位於該環路節點上之多個線路板間提供通訊基礎設施（communication infrastructure）。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之該冗餘環路節點，其中該冗餘環路節點更包含： 一板內通訊鏈路，在該背板上被實現，介於在該第一線路板中之一第一虛擬通訊埠與在第二線路板中之一第二虛擬通訊埠之間； 一第一更新模組，用以依據該環路保護協定更新該第一狀態機，並回應抵達該第一環路連接埠之一狀態訊息； 一轉送模組，位於該第一線路板，用以透過該背板所支援之該第一虛擬連接埠及該板內通訊鏈路轉送該狀態訊息至位於該第二線路板之該第二狀態機； 一第二更新模組，用以依據該環路保護協定回應該第二虛擬連接埠所接收之該狀態訊息，如同該第二環路連接埠已接收該狀態訊息，以至於該第二更新模組更新該第二狀態機為一已更新狀態，使該第一狀態機及該第二狀態機為該環路節點共享一共同狀態。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之冗餘環路節點，其中該冗餘環路節點更包含一內部連接埠封鎖模組，用以封鎖（block）一對應虛擬連接埠以回應該板內通訊鏈路之故障，及/或解除封鎖（unblock）該對應虛擬連接埠以回應該卡內通訊鏈路之恢復（recovery）及一鏈路建立訊息（link-up message），其中，該對應虛擬連接埠在該內部連接埠封鎖模組涉及該第一狀態機時做為該第一虛擬連接埠，及在該內部連接埠封鎖模組涉及該第二狀態機時，做為該第二虛擬連接埠。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之冗餘環路節點，其中該冗餘環路節點更包含一訊息模組，用以傳送一故障訊息至一對應環路連接埠以回應在該板內通訊鏈路之故障，及/或傳送一恢復訊息至該對應環路連接埠以回應該板內通訊鏈路之恢復，其中，該對應環路連接埠在該訊息模組涉及該第一狀態機時做為該第一環路連接埠，及在該訊息模組涉及該第二狀態機時做為該第二環路連接埠之，該故障訊息是根據該環路保護協定所定義，藉以回應在根據該環路保護協定所定義之一環中之相鄰環路節點之環路連接埠之間被維護之一鏈路之故障，該恢復訊息是根據該環路保護協定所定義，藉以回應在相鄰環路節點之環路連接埠之間所維護之一鏈路之恢復。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之冗餘環路節點，其中該冗餘環路節點更包含； 一主角色行動組，由該第一狀態機及該第二狀態機其中之一實現；及 一從角色行動組，由非實現該主角色行動組之該第一狀態機及該第二狀態機其中之一實現。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之冗餘環路節點，其中該主角色行動組用以封鎖一對應環路連接埠以回應該板內通訊鏈路之恢復，在該主角色行動組由該第一狀態機實現時，該對應環路連接埠做為該第一環路連接埠，及在該對應環路連接埠由該第二狀態機實現時，該對應環路連接埠做為該第二環路連接埠。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之冗餘環路節點，其中該主角色行動組更用以解除封鎖該對應環路連接埠，藉以在該環路節點依據該環路保護協定所定義之一環路保護鏈結而成為一擁有節點（owner node）時，回應一恢復計時器之終止（expiration），及在該環路節點未成為該擁有節點時，回應一根封鎖訊息（root-blocked message）之接收；及用以在封鎖該對應環路連接埠後，透過該板內通訊鏈路傳送一鏈路建立訊息，使在該板內通訊鏈路遠端之一狀態機封鎖一對應虛擬連接埠。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之冗餘環路節點，其中該冗餘環路節點更包含至少一其他線路板，該些其他線路板位於該環路節點，連接到該環路節點所屬之一環外部之一客戶節點之至少一前端連接埠，該其他線路板透過該背板與該第一線路板及該第二線路板通訊連接。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之冗餘環路節點，其中該冗餘環路節點更包含一維護模組，位於該第二線路板，用以保存該第二虛擬連接埠所接收之一第一匹配訊息，以便涉及該第二狀態機之一第二更新模組判斷是否更新該第二狀態機以回應該第一匹配訊息，在一匹配訊息被定義為帶有一節點識別值之一訊息，該節點識別值被分配給提供該訊息之一節點，且該訊息與被分配給該第二線路板之一節點識別值相當；及用以在來自該第二狀態機之一第二批配訊息抵達該第二環路連接埠時，允許丟棄該第二配對訊息不回應。
  10. 一種實現支援環路保護協定之冗餘節點之方法，該方法至少包含下列步驟： 在位於支援一環路保護協定之一環路節點之兩不同線路板上分別實現一環路保護協定狀態機，該兩線路板之一前端連接埠分別做為依據該環路保護協定為該環路節點所定義之兩環路連接埠其中之一； 更新在該兩線路板中之一第一線路板上之一第一環路保護協定狀態機為一已更新狀態； 透過該環路節點之一背板傳送來自該第一線路板之一第一虛擬連接埠之一訊息至一第二線路板之一第二虛擬連接埠；及 更新在該兩線路板中之該第二線路板上之一第二環路保護協定狀態機為該已更新狀態，以回應該第二虛擬連接埠所接收之該訊息，使該第一狀態機及該第二狀態機同步，如同與該環路節點有關之一共同虛擬狀態機。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之實現支援環路保護協定之冗餘節點之方法，其中該方法更包含基於由位於存活之一線路板上之一存活狀態機提供之環路保護控制而將先前穿過由一故障線路板維護之該環路節點之一環路連接埠之資料流（traffic）轉送（redirect）到為該環路節點所定義之該兩環路連接埠之一剩餘環路連接埠，並通過該節點之該背板及該環路節點之一其他前端連接埠抵達該環路節點所屬之環路外部之一客戶節點之步驟。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之實現支援環路保護協定之冗餘節點之方法，其中該方法更包含監控從該第一線路板之該第一虛擬連接埠通過該背板至該第二線路板之該第二虛擬連接埠之一板內通訊鏈路之一故障，關閉（close）該第一虛擬連接埠及該第二虛擬連接埠至少其中之一以回應該故障，及傳送一故障訊息至該環路節點之該兩環路連接埠至少其中之一，其中，該故障訊息指示一個打開（open）一環路保護鏈路之一需求，該環路保護鏈路被封鎖以保護在該環路節點所屬之一環路中之一迴路（loop）之步驟。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之實現支援環路保護協定之冗餘節點之方法，其中該方法更包含分配一主角色行動組給該第一環路保護協定狀態機與該第二環路保護協定狀態機其中之一之步驟。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之實現支援環路保護協定之冗餘節點之方法，其中該方法更包含監視由該第一線路板之該第一虛擬連接埠穿過該背板至該第二線路板之該第二虛擬連接埠之失去作用之一板內通訊鏈路之恢復，在偵測到恢復時封鎖由擁有分配到該主角色行動組之一環路保護協定狀態機之一線路板所維護之一環狀通訊埠，及在封鎖該環路連接埠後解除封鎖擁有分配到該主角行動組之該第一環路保護協定狀態機之該線路板之一虛擬連接埠之步驟。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之實現支援環路保護協定之冗餘節點之方法，其中該方法更包含為作為擁有節點之該環路節點所屬之一環路分配維護一環路保護鏈路之責任，等待一恢復時鐘（clock）終止，及在該恢復時中終止後解除封鎖包含分配到該主角色行動組之該環路保護協定狀態機之該線路板所維護之該環路連接埠之步驟。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之實現支援環路保護協定之冗餘節點之方法，其中該方法更包含為做為擁有節點之該環路節點所屬之一環路分配維護一環路保護鏈路之責任給與該環路節點分隔之另一節點，由該擁有節點接收一封鎖訊息，解除封鎖由包含分配到該主角色行動組之該環路保護協定狀態機之該線路板所維護之該環路連接埠之步驟。
  17. 一種網路節點，該網路節點至少包含： 一第一狀態機，位於一第一基礎設施，該第一基礎設施用以維護依據一資料鏈結層（data link layer）環路保護協定而定義之兩環路連接埠中之一第一環路連接埠； 一第二狀態機，位於一第二基礎設施，該第二基礎設施用以維護依據該資料鏈結層環路保護協定而定義之兩環路連接埠中之一第二環路連接埠；及 至少一其他連接埠，用以透過一背板與該第一環路連接埠及該第二環路連接埠至少其中之一通訊連接，及用以與參與該資料鏈結層環路保護協定之節點所屬之一環路外部之一客戶節點連接。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之網路節點，其中該網路節點更包含： 一第一更新模組，用以依據一狀態資訊單元更新該第一狀態機為一已更新狀態； 一第二更新模組，用以依據該狀態資訊單元更新該第二狀態機為該已更新狀態；及 一節點內鏈路，由該背板所支援，用以提供該狀態資訊單元給該第一更新模組及該第二更新模組，使該第一狀態機及該第二狀態機保持共同狀態。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之網路節點，其中該網路節點更包含被分配給該第一狀態機之一主角色行動組，該主角色行動組包含封鎖該第一環路連接埠以回應先前故障之該節點內鏈路之恢復。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之網路節點，其中該主角色行動組更包含解除封鎖該第一環路連接埠以回應含有該第一狀態機之一環路中之一環路保護鏈結已復原之一指示。
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