TWI469568B

TWI469568B - 交換設備及其環回偵測方法

Info

Publication number: TWI469568B
Application number: TW99112642A
Authority: TW
Inventors: Chun Chi Lee
Original assignee: Hon Hai Prec Ind Co Ltd
Priority date: 2010-04-22
Filing date: 2010-04-22
Publication date: 2015-01-11
Also published as: TW201138362A

Description

交換設備及其環回偵測方法

本發明涉及網路通訊，尤其涉及一種交換設備及其環回偵測方法。

隨著網路的發展，乙太網交換機（以下簡稱：交換機）應用非常普遍。交換機不但應用在辦公、家庭局域網，而且乙太網形式的寬頻接入也成為網際網路寬頻最經濟的接入方式之一。交換機是由交換機晶片（或交換機晶片組）和附屬電路構成，各晶片廠商有詳盡的電路資料。

環回是交換機可能出現的一種易導致故障的不正常情況。正常應用情況下，交換機晶片的乙太網埠不會發生環回，但是外部電纜接錯或者其他特殊原因，一旦乙太網埠發生環回，將很可能造成極其嚴重後果。發生環回比較常見的情況有很多種，如交換機某一乙太網埠的發送線對與接收線對發生環回。

目前的交換機晶片一般沒有環回檢測功能，或者此項功能不夠完善，從而使得一些直接使用這些交換機晶片生產出的交換機或其衍生產品不能有效抑制環回。還有一些方案中需要另行設置一個硬體的環回檢測電路進行檢測，這樣無疑會增加產品成本。

有鑒於此，需提供一種交換設備，能夠自動檢測乙太網埠是否發生環回，從而有效抑制環回給交換設備所帶來的危害。

另外，還需提供一種環回偵測方法，能夠自動檢測乙太網埠是否發生環回，從而有效抑制環回給交換設備所帶來的危害。

本發明實施方式中的交換設備，與協商對方設備通訊，用於偵測交換設備的乙太網埠是否發生環回。交換設備包括自動協商模組、變更模組及環回判斷模組。自動協商模組用於藉由乙太網埠發送鏈路碼字給協商對方設備以進行自動協商，並記錄下實際與交換設備進行自動協商的對方發送過來的鏈路碼字。變更模組用於變更自動協商模組發送給協商對方設備的鏈路碼字。自動協商模組還用於利用變更後的鏈路碼字重新藉由乙太網埠與協商對方設備進行自動協商，並記錄實際與交換設備進行自動協商的對方的鏈路碼字。環回判斷模組用於判斷兩次記錄的鏈路碼字是否相同，並在兩次記錄的鏈路碼字不相同時判定乙太網埠發生了環回。

本發明實施方式中的交換設備的環回偵測方法，用於偵測交換設備的乙太網埠是否發生環回。交換設備與協商對方設備通訊。該環回偵測方法包括：藉由乙太網埠發送鏈路碼字給協商對方設備以與其進行自動協商，並記錄下實際與交換設備進行自動協商的對方發送過來的鏈路碼字；變更發送給協商對方設備的鏈路碼字；利用變更後的鏈路碼字重新藉由乙太網埠與協商對方設備進行自動協商，並記錄實際與交換設備進行自動協商的對方的鏈路碼字；判斷兩次記錄的鏈路碼字是否相同；及若兩次記錄的鏈路碼字不相同，則判定乙太網埠發生了環回。

藉由以下對具體實施方式詳細的描述並結合附圖，將可輕易的瞭解上述內容及此項發明之技術效果。

圖1為本發明一實施方式的交換設備10的結構示意圖。交換設備10藉由乙太網20與協商對方設備30進行自動協商（Auto-Negotiation）。在本實施方式中，交換設備10具有自動協商功能，可以為任何採用交換機晶片來實現交換功能的網路設備，如乙太網交換機、擁有交換功能的乙太網路由器或閘道。協商對方設備30為乙太網中的網路設備，也具有自動協商功能，如交換機、路由器、閘道、個人電腦等。

交換設備10包括處理器12、存儲媒介14、交換機晶片16及多個乙太網埠18。交換機晶片16藉由乙太網埠18接入乙太網20，實現交換設備10的交換功能。在本實施方式中，交換設備10除了實現正常的交換功能之外，還能自動檢測乙太網埠18是否發生了環回。

為了實現環回檢測功能，交換設備10還包括自動協商模組100、變更模組101及環回判斷模組104。為了更好的實現環回檢測功能，減低誤判率，交換設備10還包括延遲模組102。自動協商模組100、變更模組101、延遲模組102及環回判斷模組104是存儲於存儲媒介14中的可執行程式，藉由處理器12的執行來實現其各自的功能。上述模組的具體功能參見圖3與圖4的詳細描述。

本發明的環回偵測方法在自動協商的過程中完成，為了更好的闡述本發明的環回偵測方法，在此先介紹一下自動協商。當乙太網設備加電，重置或者要求重新協商時，才開始自動協商。在本實施方式中，自動協商是乙太網中一種主動地協商方式，具有這種功能的設備會主動與網路中的另一台設備進行協商，並且等待對方返回協商結果。自動協商不僅能夠協商兩端的工作速度是10M，100M，還是1000M，而且還可以協商兩端工作的雙工方式是半雙工還是全雙工。

在本實施方式中，自動協商藉由和對方互相交換鏈路碼字（Link Code Word）來告知對方自身的能力。鏈路碼字裏面包含了自己這端可以支援的工作組合方式（速度/雙工方式）。對方收到之後和自己可以支援的工作組合方式相比較，選擇一種最佳的工作方式。

圖2為圖1中交換設備10與協商對方設備30進行自動協商時使用的鏈路碼字的結構示意圖。在本實施方式中，鏈路碼字總共16比特，即D₀ ，D₁ ，D₂ ，……，D₁₅ 。這16個比特包括5個比特的選擇因數欄位（即S₀ ，S₁ ，S₂ ，S₃ ，S₄ ）、8個比特的技術能力欄位（即A₀ ，A₁ ，A₂ ，A₃ ，A₄ ，A₅ ，A₆ ，A₇ ）及3個比特的其他欄位（即RF、Ack、NP）。

其中，選擇因數欄位指明交換機晶片16所支援的行業標準，如對於IEEE 802.3標準來說，選擇因數取值為00001，對於IEEE 802.9標準來說，選擇因數取值為00010。

8比特的技術能力欄位給出了交換機晶片16所支援的媒體技術。若相應比特位設置為0，則表示交換機晶片16不支援相應的媒體技術，若設為1，則表示支援。舉例說明，A₀ 表示支援10BASE-T，A₁ 表示支援10BASE-T及全雙工，A₂ 表示支援100BASE-TX，A₃ 表示支援100BASE-TX及全雙工，A₄ 表示支援100BASE-T4，A₅ 表示PAUSE，A₆ 表示應用于全雙工模式的不對稱PAUSE，A₇ 為保留欄位。其中，10BASE-T、100BASE-TX、100BASE-T4都是乙太網的有關傳輸介質的標準。

3個比特的其他欄位包括遠端錯誤（Remote Fault，RF）位、確認（Ack）位及下一頁（Next Page，NP）位。RF位元用於向對方表明錯誤。Ack位用於在連續收到3個相同的鏈路碼字之後向對方表示確認。NP位表明後面還有一個16比特的下一頁鏈路碼字，用於擴展16比特的鏈路碼字。

圖3為本發明一實施方式的環回偵測方法的流程圖。在本實施方式中，環回偵測方法藉由圖1中的功能模組來完成。

在步驟S300中，自動協商模組100藉由乙太網埠18發送鏈路碼字給協商對方設備30，以與協商對方設備30進行自動協商，並在進行自動協商的過程中，自動協商模組100記錄下實際與交換設備10進行自動協商的對方的鏈路碼字。此時，若乙太網埠18未發生環回，則此時記錄下來的對方的鏈路碼字就是協商對方設備30發送過來的鏈路碼字。若乙太網埠18發生環回，則此時記錄下來的對方的鏈路碼字就是交換設備10發送過去的鏈路碼字。

在步驟S306，變更模組101變更自動協商模組100發送給協商對方設備30的鏈路碼字。在本實施方式中，變更模組101可以藉由隨機變更鏈路碼字內的8比特的技術能力欄位，只需要使得A₀ -A₄ 不全部為0且與變更前的鏈路碼字不同即可。另外，若存在下一頁鏈路碼字，也可以藉由隨機變更下一頁鏈路碼字內的比特位來實現變更鏈路碼字。

需要說明的是，由於各廠商提供的交換機晶片16所支援的媒體技術存在差異，交換機晶片16允許改變鏈路碼字的比特位也存在差異，所以，變更模組101變更鏈路碼字並非一定要變更技術能力欄位的所有比特位元，而是可以根據交換機晶片16的功能來選擇其中某些比特位進行變更。如交換機晶片16不支援A₄ 代表的媒體技術，則交換機晶片16就會不允許變更A₄ 。反之，如交換機晶片16支援A₀ 與A₁ 代表的媒體技術，則交換機晶片16就會支援變更A₀ 與A₁ ，則變更模組101可隨機變更A₀ 與A₁ 的值。這樣，即使經過隨機變更，鏈路碼字也依然不會表示交換機晶片16所不支援的媒體技術。

在步驟S308，自動協商模組100利用變更後的鏈路碼字重新藉由乙太網埠18進行自動協商。在步驟S310，自動協商模組100判斷自動協商是否成功完成。因為即使經過隨機變更，鏈路碼字也依然不會表示交換機晶片16所不支援的媒體技術，所以若乙太網埠18發生環回，利用變更後的鏈路碼字作出的自動協商就會成功。反之，若乙太網埠18未發生環回，則利用變更後的鏈路碼字作出的自動協商可能成功，也可能失敗。具體而言，若協商對方設備30也可以匹配變更後的鏈路碼字，則自動協商會成功，若協商對方設備30不可以匹配變更後的鏈路碼字，則自動協商會失敗。

若利用變更後的鏈路碼字作出的自動協商失敗，則在步驟S313，環回判斷模組104判定乙太網埠18未發生環回。

若利用變更後的鏈路碼字作出的自動協商成功完成，則在步驟S311，自動協商模組100記錄自動協商過程中實際與交換設備10進行自動協商的對方的鏈路碼字。此時，若乙太網埠18發生環回，則此時記錄下來的對方的鏈路碼字就是交換設備10修改過後的鏈路碼字。若乙太網埠18未發生環回，則此時記錄下來的對方的鏈路碼字仍然是協商對方設備30發送過來的鏈路碼字。

這樣，根據乙太網埠18是否發生環回來分析，存在三種情況。第一，若第一次記錄時乙太網埠18未發生環回，但在第二次記錄時乙太網埠18發生了環回，則兩次記錄下來的鏈路碼字不同，第一次為協商對方設備30發送過來的鏈路碼字，第二次為交換設備10修改過後的鏈路碼字。第二，若兩次記錄時乙太網埠18皆已經發生環回，則兩次記錄下來的鏈路碼字也會不同，第一次為交換設備10修改前的鏈路碼字，第二次為交換設備10修改過後的鏈路碼字。第三，若兩次記錄時乙太網埠18皆未發生環回，則兩次記錄下來的鏈路碼字就會相同，都是協商對方設備30發送過來的鏈路碼字。

基於以上原理，在步驟S312，環回判斷模組104判斷兩次記錄的鏈路碼字是否相同。若兩次記錄的鏈路碼字相同，則在步驟S313，環回判斷模組104判定乙太網埠18未發生環回。若兩次記錄的鏈路碼字不相同，則在步驟S314，環回判斷模組104判定乙太網埠18發生了環回。基於以上判斷結果，交換設備10即可針對發生環回的乙太網埠18進行處理，以便有效抑制環回給交換設備10所帶來的危害。

進一步的，考慮到協商對方設備30也可能同樣支援本發明提供的環回偵測方法，此時，如果協商對方設備30隨機變更後的鏈路碼字與交換設備10隨機變更後的鏈路碼字一樣，則可能將本來並不存在環回的乙太網埠18誤判為發生了環回。為了減低誤判率，本發明還可以採用如圖4所示的實施方式。圖4為本發明另一實施方式的環回偵測方法的流程圖。在本實施方式中，圖4所示的環回偵測方法藉由圖1中的功能模組來完成。

在步驟S400中，自動協商模組100藉由乙太網埠18與協商對方設備30進行自動協商，並在進行自動協商的過程中，自動協商模組100記錄下實際與交換設備進行自動協商的對方的鏈路碼字。此時，若乙太網埠18未發生環回，則此時記錄下來的對方的鏈路碼字就是協商對方設備30發送過來的鏈路碼字。若乙太網埠18發生環回，則此時記錄下來的對方的鏈路碼字就是交換設備10發送過去的鏈路碼字。

在步驟S402中，延遲模組102設置一延遲時間。在本實施方式中，延遲模組102可在一定時間範圍內隨機設置延遲時間，如在1-10秒內隨機選擇並設置為延遲時間。在步驟S404中，延遲模組102判斷設置的延遲時間是否到期，如延遲時間為1秒，則判斷這1秒時間是否已到。若延遲時間還未到，則在步驟S405，自動協商模組100判斷在延遲時間內，協商對方設備30是否有請求重新進行自動協商。如果在延遲時間內，協商對方設備30請求重新進行自動協商，說明乙太網埠18沒有發生環回，交換設備10仍然可以藉由乙太網埠18與協商對方設備30通訊，則在步驟S413，環回判斷模組104判定乙太網埠18沒有發生環回。

如果在延遲時間內，協商對方設備30都沒有請求重新進行自動協商，則在步驟S406，變更模組101變更自動協商模組100發送給協商對方設備30的鏈路碼字。步驟S406-S414與步驟S306-S314基本一致，在此不做贅述。

本發明實施方式所提供的交換設備10及其環回偵測方法藉由修改自動協商所使用的鏈路碼字，實現快速有效的判斷發生環回的乙太網埠，從而有效抑制環回給交換設備10所帶來的危害。另外，本發明實施方式所提供的交換設備10及其環回偵測方法完全採用現有的硬體設備，並未額外增加產品成本。而且，由於該偵測方法是借助於自動協商來進行的，所以在進行網路連接的時候就開始了該偵測，從而不需要等到交換設備10完全啟動後再進行偵測，可以更早的偵測以防止交換機晶片16的誤操作。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本案發明精神所作之等效修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍內。

10‧‧‧交換設備

20‧‧‧乙太網

30‧‧‧協商對方設備

12‧‧‧處理器

14‧‧‧存儲媒介

16‧‧‧交換機晶片

18‧‧‧乙太網埠

100‧‧‧自動協商模組

101‧‧‧變更模組

102‧‧‧延遲模組

104‧‧‧環回判斷模組

圖1為本發明一實施方式的交換設備的結構示意圖。

圖2為圖1中交換設備進行自動協商時使用的鏈路碼字的結構示意圖。

圖3為本發明一實施方式的環回偵測方法的流程圖。

圖4為本發明另一實施方式的環回偵測方法的流程圖。