WO2011020330A1

WO2011020330A1 - 以太网拓扑管理的方法与装置

Info

Publication number: WO2011020330A1
Application number: PCT/CN2010/071775
Authority: WO
Inventors: 吴少勇
Original assignee: 中兴通讯股份有限公司
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2011-02-24
Also published as: CN101997703A; CN101997703B

Description

以太网拓朴管理的方法与装置技术领域

本发明涉及以太网拓朴管理的技术，尤其涉及一种以太网拓朴管理的方法与装置。背景技术

随着以太网络向着多业务承载方向的发展，特别是一些业务对网络的可靠性、实时性要求越来越高，以太网广泛釆用了冗余组网方式来提高网络可靠性。并且以太网的冗余组网结构中，通常要求快速的保护倒换，一般地，保护倒换的时长要求在 50ms以内。目前涉及快速保护倒换的技术有互联网工程任务组 ( IETF, Internet Engineering Task Force ) 的 RFC3619、国际电信联盟 ( ITU-T, International Telecommunication Union ) 的 G.8032 等标准。

例如在国际电信联盟提出的 G.8032标准中，为环形拓朴以太网的以太层定义了自动保护切换协议与机制。这种网络保护方法适用于环形拓朴的以太网，其实现大致流程为：在环形拓朴以太网中，选择一段链路为环保护链路，当以太网环网的链路都无故障时，环保护链路的两个相邻节点中，至少有一个节点阻塞与环保护链路连接的端口，防止被保护数据从环保护链路上通过，这样，以太网环网上任何两个节点之间只有唯一的通信路径，因此以太网环网中不会产生通信路径的闭环，防止了闭环和网络风暴；当以太网环网的链路出现故障时，如果该故障链路不是环保护链路，则阻塞与环保护链路相邻端口的节点，打开环保护链路上阻塞的端口，使得被保护数据可以从环保护链路上通过，环保护链路上任何两个节点之间产生了新的通信路径，保障了通信路径的重新连通，提高了网络的可靠性。图 1为现有基于 G.8032的以太网环网保护结构示意图，如图 1所示，节点 SI、 S2、 S3和 S4组成了以太网环网，节点 S1和 S4之间的链路为环保护链路，节点 S1为环保护链路所属节点，节点 S1通过控制端口 11的阻塞和打开使环保护链路阻塞或者打开，这里的端口阻塞是指被阻塞的节点端口不能完成被保护数据的转发功能，但是仍然能够接收或者发送 G.8032 的协议帧。当图 1所示的以太网环网链路无故障时，节点 S1阻塞端口 11 , 防止被保护数据从环保护链路上通过，即被节点 S1转发，节点 S2和 S3之间的被保护数据流量通信路径仅为 S2<—>S3 , 而不可能是 S2<—>S1<— >S4<->S3 , 因此环网中不会产生通信路径的闭环，防止了网络风暴。

图 2为图 1 中出现链路故障后的以太网环网保护结构示意图，如图 2 所示，假设节点 S2和 S3检测到链路故障，那么，首先节点 S2和 S3分别阻塞与故障链路相连的端口 22和端口 31 ,并发送链路故障告警协议帧通知其他节点进行保护切换；接着，环保护链路所属节点 S1收到链路故障告警协议帧后，打开阻塞的与环保护链路相连的端口 11 , 以太网环网上各个节点刷新地址转发表，以实现网络保护切换。在进行保护切换后，被保护数据可以从打开的环保护链路上通过，而不能从故障链路通过。如图 2所示，节点之间的被保护数据流量在新的通信路径上传输，节点 S2和 S3之间的被保护数据流量通信路径是 S2<—>S1<—>S4<—>S3。这里，链路故障是引起保护倒换的其中一种情况，还包括手工倒换、强行倒换等情况。

上述这些以太环网的组网结构中，由于通常会阻塞网络中的某个或者某些端口，流量的传输路径和网络的物理拓朴并不完全一致，而且随着保护切换，流量的传输路径还会发生变化，实际运行中，需要有一种能够对以太网拓朴进行管理的方法，能够直观便捷的发现整体网络中的节点位置、拓朴状况、路径是否可达、保护协议是否运行正常等信息。但目前并没有专门确定以太网拓朴关系并进行拓朴关系管理的技术方案。发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种以太网拓朴管理的方法与装置，能在设置的管理域的状态变化时使该管理域中的各节点及时确定该管理域的拓朴关系。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种以太网拓朴管理的方法，包括：

设置以太网拓朴管理域，所述管理域中各节点按发送策略发送包含自身标识信息、状态信息的协议帧；以及

接收到所述协议帧的节点根据所述协议帧中的节点的标识信息、状态信息，确定所述管理域的网络拓朴关系并存储。

优选地，所述发送策略包括：

所述管理域中的节点或链路状态变化时，各节点以第一周期发送第一设定时长后再以第二周期发送第二设定时长；其中，所述第一周期小于所述第二周期，所述第一设定时长与所述第二设定时长相等或不等；

或者，所述管理域中的节点或链路状态变化时，一直按设定周期进行发送；

或者，所述管理域中的节点或链路状态变化时，按设定周期发送设定时长后停止发送。

优选地，所述管理域中的节点或链路状态变化，包括：

所述节点、所述节点的端口或链路出现故障；或者，所述节点、所述节点的端口或链路的故障恢复；或者，所述管理域中添加或减少节点；或者，所述管理域主动进行链路更新。

优选地，确定所述管理域的网络拓朴关系，包括：

所述节点通过所述协议帧的接收端口信息、所述协议帧中的生存时间计算出发送所述协议帧的节点和本节点之间的跳数，并将发送所述协议帧的节点的标识信息保存在自身的拓朴关系表中，并通过发送协议帧的节点的状态信息确定出所述接收端口对应的传输链路上的可达发送节点。

优选地，所述协议帧中还包含与发送所述协议帧的节点相邻节点的标识信息和 /或所述管理域的标识信息。

一种以太网拓朴管理的装置，包括：

设置单元，用于设置以太网拓朴的管理域以及发送协议帧的发送策略；发送单元，位于所述管理域中各节点中，用于按所述发送策略发送包含该发送单元所属节点的标识信息、状态信息的协议帧；

接收单元，位于所述管理域中各节点中，用于接收所述协议帧；确定单元，位于所述管理域中各节点中，用于根据所述协议帧中的节点的标识信息、状态信息，确定所述管理域的网络拓朴关系；以及

存储单元，位于所述管理域中各节点中，用于存储所述确定单元所确定的所述管理域的网络拓朴关系。

优选地，所述发送策略包括：

优选地，所述管理域中的节点或链路状态变化，包括：

所述节点、所述节点的端口或链路出现故障；或者，所述节点、所述节点的端口或链路的故障恢复；或者，所述管理域中添加或减少节点；或者，所述管理域主动进行链路更新。优选地，所述确定单元确定所述管理域的网络拓朴关系，包括：通过接收所述协议帧的接收端口信息、所述协议帧中的生存时间计算出发送所述协议帧的节点和所述确定单元所属节点之间的跳数，并将发送所述协议帧的节点的标识信息保存在所述存储单元的拓朴关系表中，并通过发送所述协议帧的节点的状态信息确定出所述接收端口对应的传输链路上的可达发送节点。

本发明中，在以太网中设置以太环网的拓朴管理域，以在所述管理域的状态发生变化时，能将更新后的太环网的拓朴关系及时被各节点获知并存储，以在利用该以太环网进行数据发送时按所获知的拓朴关系进行数据转发。本发明能使管理域中的各节点准确及时的获知该管理域的拓朴关系，保证了数据转发的正确。附图说明

图 1为现有基于 G.8032的以太网环网保护结构示意图；

图 2为图 1中出现链路故障后的以太网环网保护结构示意图；图 3为本发明以太网拓朴管理的方法的流程图；

图 4为本发明以太网环网拓朴管理域中各节点获知的拓朴关系的示意图；

图 5 为本发明以太网拓朴管理域拓朴状态变化后各节点获知的拓朴关系的示意图；

图 6为本发明以太网拓朴管理的装置的组成结构示意图。具体实施方式

本发明的基本思想是：在以太网中设置以太环网的拓朴管理域，以在所述管理域的状态发生变化时，能将更新后的太环网的拓朴关系及时被各节点获知并存储，以在利用该以太环网进行数据发送时按所获知的拓朴关系进行数据转发。本发明能使管理域中的各节点准确及时的获知该管理域的拓朴关系，保证了数据转发的正确。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图 3为本发明以太网拓朴管理的方法的流程图，如图 3所示，本发明以太网拓朴管理的方法包括以下步骤：

步骤 301 :设置以太网拓朴管理域，具体的，可通过指定被管理的节点，以及通过指定被管理的节点的端口以及被管理的节点数据转发状态的关联信息等来确定管理域。管理域一般选定为以太网中负责数据转发的环网，如前述图 1 所示的网络结构，以太环网相对来说地位比较重要，一旦出现故障将导致通过该环网通信的整个数据链路故障，因此，需要特别的管理。

步骤 302:以太网拓朴管理域中的各节点按发送策略发送拓朴管理的协议帧，协议帧中至少包含有发送节点的标识号、与管理域关联的端口上数据通道的转发状态信息，还可以包含发送节点所保存的相邻节点的标识号、协议帧的生存时间、域的标识号等信息。这里，数据通道的转发状态信息包括该端口是否作为接收端口，构成所述接收端口所在数据通道的节点标识信息等。协议帧可以是携带有特殊指示字符如拓朴协议帧标识字符的帧，帧结构与现有帧的结构相同或类似，只要携带上述信息并能被管理域中的各节点识别并解析出即可。

其中，发送策略包括：所述管理域中的节点或链路状态变化时，各节点以时长较短的周期发送一段时间后再以时长较长的周期即第二周期发送一段时间；或者，所述管理域中的节点或链路状态变化时，一直按设定周期进行发送；或者，所述管理域中的节点或链路状态变化时，按设定周期发送设定时长如 10毫秒后停止发送。管理域中的节点或链路状态变化，包括：节点、节点的端口或链路出现故障；或者，节点、节点的端口或链路的故障恢复；或者，管理域中添加或减少节点；或者，管理域主动进行链路更新。

步骤 303: 以太网拓朴管理域中的节点接收到拓朴协议帧后，根据接收端口、协议帧中的生存时间等信息，计算出发送节点和该接收节点之间的跳数，并将发送节点的标识号等信息记录在接收节点的拓朴关系表中，另外，还可以通过协议帧中的数据通道的转发状态信息判断出在接收端口对应的路径上数据转发是否可达协议帧发送节点。

步骤 304: 以太网拓朴管理域中的节点，在收到管理域中其他所有节点的拓朴协议帧后，构建一个完整的拓朴关系表.

步骤 305: 当以太网拓朴管理域的数据转发路径的拓朴状态发生变化时，管理域中的每个节点重新发送协议帧，即重复步骤 302至步骤 304, 为管理域重新构建一个新的拓朴关系表。

下面结合具体示例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

图 4为本发明以太网环网拓朴管理域中各节点获知的拓朴关系的示意图，如图 4所示，节点 Sl、 S2、 S3和 S4组成了以太网环网，节点 S1和 S4之间的链路为环保护链路，节点 S1为环保护链路所属节点。设置该以太网环网为以太网拓朴管理域，节点 Sl、 S2、 S3和 S4向环上发送拓朴管理协议帧，协议帧中包含了发送节点的标识号、与管理域关联的端口上数据通道的转发状态信息以及生存时间等信息，接收到协议帧的节点重新发送或转发此协议帧时，生存时间将减 1 ,例如节点 S2发送了拓朴管理协议帧，节点 S3在端口 31收到该协议帧后，获知节点 S2在端口 31的下一跳，然后将协议帧中的生存时间减 1后，从端口 32重新发送出去，节点 S4在端口 41收到该协议帧后，获知节点 S2在端口 41的下两跳。据此，该以太网拓朴管理域中的每个节点都获知了其他节点的相对位置，并构建了完整的拓朴关系表。如图 4所示，对于节点 S1而言，所获知的拓朴关系为：端口

12: S2<—>S3<—>S4可达；端口 11 : S2<— >S3<— >S4不可达；对于节点 S2而言，所获知的拓朴关系为：端口 22: S3<—>S4可达；端口 21 : S1可达；对于节点 S3而言，所获知的拓朴关系为：端口 32: S4可达；端口 31 : S2<—>S1可达；对于节点 S4而言，所获知的拓朴关系为：端口 42: 未存在拓朴关系；端口 41 : S3 <—>S2<—>S l可达。本领域技术人员应当理解，根据协议帧中的节点标识及与管理域关联的端口上数据通道的转发状态信息确定各节点端口上的拓朴关系是容易实现的。

图 5 为本发明以太网拓朴管理域拓朴状态变化后各节点获知的拓朴关系的示意图，如图 5所示，当节点 S2和 S3之间出现链路故障后，以太网拓朴管理域进行保护倒换，节点 S2和 S3分别阻塞与故障链路相连的端口，与环保护链路连接的节点 S1打开原先阻塞的端口 11 ,在以太网拓朴管理域进行保护切换后，被保护数据按照新的路径进行传输，因此以太网拓朴管理域的拓朴发生了变化。节点 Sl、 S2、 S3和 S4仍然向环上发送拓朴管理协议帧，协议帧中包含了发送节点的标识号、与管理域关联的端口上数据通道的转发状态信息、生存时间等信息，接收到协议帧的节点重新发送或转发的协议帧时，生存时间将减 1 , 由于新的信息和原先的信息不一致，因此将根据协议帧计算到新的拓朴关系表。如图 5 所示，新的拓朴关系为：对于节点 S1而言，所获知的拓朴关系为：端口 12: S2可达；端口 11 : S4< —>S3可达；对于节点 S2而言，所获知的拓朴关系为：端口 22: 未存在拓朴关系；端口 21 : S1<—>S4<—>S3可达；对于节点 S3而言，所获知的拓朴关系为：端口 32: S4<—>S1<—>S2可达；端口 31 : 未存在拓朴关系；对于节点 S4而言，所获知的拓朴关系为：端口 42: S 1<—>S2可达；端口 41 : S3可达。本发明能够直观便捷的发现整体网络中的节点位置、拓朴状况、路径是否可达等信息，提高了以太网的可维护性。

图 6为本发明以太网拓朴管理的装置的组成结构示意图，如图 6所示，本发明以太网拓朴管理的装置包括设置单元 60、发送单元 61、接收单元 62、确定单元 63和存储单元 64, 其中，设置单元 60用于设置以太网拓朴的管理域以及节点发送协议帧的发送策略；发送单元 61位于所述管理域中各节点中，用于按发送策略发送包含该发送单元 61所属节点的标识信息、状态信息的协议帧；接收单元 62位于所述管理域中各节点中，用于接收所述协议帧；确定单元 63位于所述管理域中各节点中，用于根据所述协议帧中的节点的标识信息、状态信息，确定所述管理域的网络拓朴关系；存储单元 64位于所述管理域中各节点中，用于存储所述确定单元所确定的所述管理域的网络拓朴关系。其中，所述发送策略包括：所述管理域中的节点或链路状态变化时，各节点以第一周期发送第一设定时长后再以第二周期发送第二设定时长；其中，所述第一周期小于所述第二周期，所述第一设定时长与所述第二设定时长相等或不等；或者，所述管理域中的节点或链路状态变化时，一直按设定周期进行发送；或者，所述管理域中的节点或链路状态变化时，按设定周期发送设定时长后停止发送。其中，所述管理域中的节点或链路状态变化，包括：所述节点、所述节点的端口或链路出现故障；或者，所述节点、所述节点的端口或链路的故障恢复；或者，所述管理域中添加或减少节点；或者，所述管理域主动进行链路更新。

确定单元 63确定所述管理域的网络拓朴关系，包括：通过接收所述协议帧的接收端口信息、所述协议帧中的生存时间计算出发送所述协议帧的节点和确定单元 63所属节点之间的跳数，并将发送所述协议帧的节点的标识信息保存在存储单元 64的拓朴关系表中，并通过发送所述协议帧的节点的状态信息确定出所述接收端口对应的传输链路上的可达发送节点。所述协议帧中还包含与发送所述协议帧的节点相邻节点的标识信息和 /或所述管理域的标识信息。

本领域技术人员应当理解，图 6所示的以太网拓朴管理的装置是为实现前述的以太网拓朴管理的方法而设置的，图 6所示的装置中各处理单元的功能可参照图 3至图 5所示方法的描述而理解，各处理单元的功能可通过运行于处理器上的程序而实现，也可通过具体的逻辑电路而实现。

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

权利要求书

1、一种以太网拓朴管理的方法，其特征在于，设置以太网拓朴的管理域，所述管理域中各节点按发送策略发送包含自身标识信息、状态信息的协议帧；所述方法还包括：

2、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述发送策略为：所述管理域中的节点或链路状态变化时，各节点以第一周期发送第一设定时长后，再以第二周期发送第二设定时长；其中，所述第一周期小于所述第二周期，所述第一设定时长与所述第二设定时长相等或不等；

3、根据权利要求 2所述的方法，其特征在于，所述管理域中的节点或链路状态变化为：

所述节点、所述节点的端口或链路出现故障；

或者，所述节点、所述节点的端口或链路的故障恢复；

或者，所述管理域中添加或减少节点；

或者，所述管理域主动进行链路更新。

4、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述确定所述管理域的网络拓朴关系为：

所述节点通过所述协议帧的接收端口信息、所述协议帧中的生存时间计算出发送所述协议帧的节点和本节点之间的跳数，将发送所述协议帧的节点的标识信息保存在自身的拓朴关系表中，并通过发送协议帧的节点的状态信息确定出所述接收端口对应的传输链路上的可达发送节点。

5、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述协议帧中还包含与发送所述协议帧的节点相邻节点的标识信息和 /或所述管理域的标识信息。

6、一种以太网拓朴管理的装置，其特征在于，所述装置包括设置单元、发送单元、接收单元、确定单元和存储单元；其中：

7、根据权利要求 6所述的装置，其特征在于，所述发送策略为：所述管理域中的节点或链路状态变化时，各节点以第一周期发送第一设定时长后再以第二周期发送第二设定时长；其中，所述第一周期小于所述第二周期，所述第一设定时长与所述第二设定时长相等或不等；

8、根据权利要求 7所述的装置，其特征在于，所述管理域中的节点或链路状态变化为：

所述节点、所述节点的端口或链路出现故障；

或者，所述节点、所述节点的端口或链路的故障恢复；或者，所述管理域中添加或减少节点；

或者，所述管理域主动进行链路更新。

9、根据权利要求 6所述的装置，其特征在于，所述确定单元，进一步通过接收所述协议帧的接收端口信息、所述协议帧中的生存时间计算出发送所述协议帧的节点和所述确定单元所属节点之间的跳数，将发送所述协议帧的节点的标识信息保存在所述存储单元的拓朴关系表中，并通过发送所述协议帧的节点的状态信息确定出所述接收端口对应的传输链路上的可达发送节点。

10、根据权利要求 6所述的装置，其特征在于，所述协议帧中还包含与发送所述协议帧的节点相邻节点的标识信息和 /或所述管理域的标识信息。