專利名稱：一種多環(huán)路自動保護(hù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊領(lǐng)域，具體是指一種多環(huán)路自動保護(hù)的方法。
背景技術(shù)：
在城域網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)構(gòu)建時，大多采用環(huán)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以提供物理鏈路備份。這樣， 當(dāng)環(huán)上的任意一個節(jié)點或鏈路發(fā)生故障時，可利用備份鏈路替代故障鏈路，網(wǎng)絡(luò)流量由備 份鏈路傳輸，保證數(shù)據(jù)通信不受影響。但是，環(huán)狀拓?fù)湟矔碇T如廣播風(fēng)暴、重復(fù)幀和MAC 地址表不穩(wěn)定等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服背景技術(shù)中的不足而提供一種多環(huán)路自動保護(hù)的方法，它 是一種多環(huán)路自動保護(hù)協(xié)議MRPP(Multi-layer ring protectionprotocol)。本發(fā)明通 過阻斷冗余鏈路，將環(huán)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從邏輯上變成一個非環(huán)型網(wǎng)絡(luò)。同時，在端口啟用 0AM(Operation, Administration andMaintenance操作、管理和維護(hù))功能，主動檢測鏈路 狀態(tài)，以實現(xiàn)鏈路故障的快速識別。MRPP是一個用于以太網(wǎng)環(huán)路保護(hù)的鏈路層協(xié)議。它在以太網(wǎng)環(huán)完整時能夠防止數(shù) 據(jù)環(huán)路引起的廣播風(fēng)暴，而當(dāng)以太網(wǎng)環(huán)上出現(xiàn)鏈路故障時能迅速恢復(fù)環(huán)網(wǎng)的通信通路。MRPP將一個物理環(huán)型網(wǎng)絡(luò)視作一個MRPP環(huán)，在環(huán)網(wǎng)內(nèi)選擇一個主節(jié)點，其余設(shè)備 為傳輸節(jié)點，主節(jié)點連入環(huán)網(wǎng)的端口分別為主、副端口，MRPP通過協(xié)調(diào)主節(jié)點與傳輸節(jié)點工 作，來完成環(huán)路的自動保護(hù)功能。MRPP節(jié)點間的互通使用私有協(xié)議報文，設(shè)置控制vlan使 協(xié)議報文在vlan內(nèi)廣播。一種多環(huán)路自動保護(hù)的方法，它實現(xiàn)步驟包括1、環(huán)網(wǎng)正常A)、當(dāng)環(huán)網(wǎng)處于健康狀態(tài)時，為去除網(wǎng)絡(luò)上的環(huán)路，主節(jié)點阻塞自己的副端口，同 時，通過主端口定期發(fā)送Hello報文；B)、環(huán)路上的傳輸節(jié)點收到Hello報文，提取主節(jié)點的時鐘配置參數(shù)，同時，通過 硬件轉(zhuǎn)發(fā)此協(xié)議報文。傳輸節(jié)點對數(shù)據(jù)報文進(jìn)行正常的收發(fā)；C)、主節(jié)點的副端口定時收到Hello報文，更新本地Fail定時器。通過這樣的過 程，主節(jié)點可獲知鏈路處于正常狀態(tài)。在環(huán)網(wǎng)正常時，數(shù)據(jù)報文經(jīng)過副端口會被直接丟棄，報文由環(huán)網(wǎng)中一個節(jié)點傳輸 到另一個節(jié)點時，只有一條通路，不會形成環(huán)路。2、環(huán)網(wǎng)故障MRPP協(xié)議檢測鏈路故障的方法有以下三種A)、由連接鏈路的端口檢測當(dāng)傳輸節(jié)點的端口監(jiān)測到Down事件時，它阻塞此端 口，不再允許數(shù)據(jù)報文通過，同時，由另一個正常的端口向主節(jié)點發(fā)送link-down報文，通 知主節(jié)點鏈路出現(xiàn)故障；
4
B)、使用0AM主動測試鏈路故障MRPP協(xié)議端口啟用0AM功能，相臨節(jié)點對每條鏈 路都使用以太網(wǎng)0AM中的CC幀進(jìn)行監(jiān)視，定期檢查端口的丟包率。當(dāng)端口丟包率過高時， 說明鏈路狀態(tài)極不穩(wěn)定，已不能用作活動拓?fù)鋪韨鬏敂?shù)據(jù)，此時，設(shè)備主動阻塞此端口，不 再允許數(shù)據(jù)報文通過，并向主節(jié)點發(fā)送link-down報文，通知主節(jié)點鏈路出現(xiàn)故障；C)、使用定時器監(jiān)測鏈路故障由于Link-down報文在傳輸過程中可能會丟失， MRPP協(xié)議使用一個延時機(jī)制來判斷鏈路狀態(tài)。主節(jié)點啟用一個Fail定時器，當(dāng)副端口收 到Hello報文時，定時器被更新。若定時器超期，主節(jié)點的副端口都沒有按時收到Hello報 文，說明鏈路出現(xiàn)故障。當(dāng)環(huán)網(wǎng)出現(xiàn)故障時，主節(jié)點立即打開自己的副端口，啟用環(huán)網(wǎng)中的備份鏈路轉(zhuǎn) 發(fā)數(shù)據(jù)報文，同時，刷新自己的轉(zhuǎn)發(fā)表，設(shè)置環(huán)網(wǎng)狀態(tài)為Failed，在主、副端口同時發(fā)送 ring-down-flush-fdb (環(huán)路故障刷新fdb)報文，通知傳輸節(jié)點刷新轉(zhuǎn)發(fā)表。3、環(huán)網(wǎng)恢復(fù)A)、當(dāng)傳輸節(jié)點的端口檢測到鏈路故障恢復(fù)時，將連接鏈路的端口設(shè)為 pre-forwarding狀態(tài)，端口仍保持阻塞，不能轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)vlan報文，但可轉(zhuǎn)發(fā)Hello報文， 同時啟動故障恢復(fù)定時器。鏈路恢復(fù)后，Hello報文在網(wǎng)絡(luò)中能正常傳輸，這樣，主節(jié)點的 副端口會收到主端口發(fā)來的Hello報文，若它在規(guī)定時間內(nèi)能夠連續(xù)收到兩個及以上的 Hello報文，則認(rèn)為環(huán)網(wǎng)已恢復(fù)。此時，主節(jié)點阻塞它的副端口，更新轉(zhuǎn)發(fā)表，并從主端口發(fā) 送ring-up-flush-fdM環(huán)路恢復(fù)刷新fdb)報文，環(huán)網(wǎng)上節(jié)點收到此報文后，刷新自己的轉(zhuǎn) 發(fā)表，同時放開阻塞的端口 ；B)、若ring-up-f lush-fdb (環(huán)路恢復(fù)刷新fdb)報文丟失，傳輸節(jié)點在故障恢復(fù)定 時器超時后仍未收到ring-up-flush-fdb (環(huán)路恢復(fù)刷新fdb)報文，它會主動放開阻塞的 端口，恢復(fù)流量的轉(zhuǎn)發(fā)。4、MRPP 域當(dāng)主節(jié)點阻塞副端口時，網(wǎng)絡(luò)流量都經(jīng)過同一條路徑傳輸，浪費了網(wǎng)絡(luò)其余鏈路 的帶寬資源。為解決此問題，引入了 MRPP域的概念，一個MRPP域由一組配置了相同域ID、 控制VLAN和數(shù)據(jù)VLAN組的環(huán)接的節(jié)點設(shè)備組成。對于一個環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)，可配置多個MRPP域， 每個域管理自己的邏輯拓?fù)?，為映射到它的VLAN的數(shù)據(jù)流量提供獨立的發(fā)送路徑，實現(xiàn)不 同域間VLAN數(shù)據(jù)流量的分擔(dān)。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、專用于以太網(wǎng)環(huán)型拓?fù)洵h(huán)境，這樣它的配置就更為簡單；2、收斂速度快，可達(dá)到50毫秒以內(nèi)的收斂速度；3、收斂速度與環(huán)網(wǎng)節(jié)點數(shù)無關(guān)；4、使用0AM功能主動檢測鏈路狀態(tài)，快速識別鏈路故障。


圖1 為環(huán)網(wǎng)處于健康狀態(tài)實例圖。圖2 為環(huán)網(wǎng)故障時Down通知狀態(tài)實例圖。圖3 為環(huán)網(wǎng)故障時刷新通知狀態(tài)實例圖。圖4 為環(huán)網(wǎng)故障恢復(fù)狀態(tài)實例圖。
圖5 為環(huán)網(wǎng)內(nèi)多MRPP域?qū)嵗龍D。圖6 為本發(fā)明流程方框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1所示，多臺交換機(jī)組成一個MRPP環(huán)，所有交換機(jī)都配置了 MRPP功能。本實 施例僅對物理拓?fù)涞膯苇h(huán)情況進(jìn)行說明，多環(huán)與此相同。交換機(jī)SWITCH A作為主節(jié)點，其端口 E1/2為主端口，E1/1為副端口，其它設(shè)備為 傳輸節(jié)點。1)在環(huán)網(wǎng)處于健康狀態(tài)時，SWITCH A阻塞端口 E1/1，通過端口 El/2發(fā)送Hello報 文，數(shù)據(jù)流量經(jīng)過圖1中路徑傳輸；2)當(dāng)SWITCH E和SWITCH F間的鏈路出現(xiàn)故障時，SWITCH E和SWITCHF分別通過 其端口 E1/2和E1/1向SWITCH A發(fā)送link-down報文，同時，阻塞自己的連接故障鏈路的 端口，如圖2所示；3) SWITCH A收到link-down報文，立即打開副端口 E1/1，同時，刷新自己的轉(zhuǎn)發(fā) 表，設(shè)置環(huán)網(wǎng)狀態(tài)為Failed，在端口 E1/1和E1/2同時發(fā)送ring-down-f lush-fdb (環(huán)路故 障刷新fdb)報文，如圖3所示；4)傳輸節(jié)點收到ring-down-f lush-fdb (環(huán)路故障刷新fdb)報文，刷新自己的轉(zhuǎn) 發(fā)表。此時，數(shù)據(jù)流量經(jīng)過圖2和圖3中路徑傳輸；5)當(dāng)SWITCH E和SWITCH F間的鏈路恢復(fù)時，SWITCH E和SWITCH F分別將端口 E1/1和E1/2設(shè)為pre-forwarding狀態(tài)，同時啟動故障恢復(fù)定時器；6)當(dāng)SWITCH A的副端口 E1/1連續(xù)收到了兩個及以上的Hello報文，它 認(rèn)為環(huán)網(wǎng)已恢復(fù)。SWITCH A阻塞副端口 E1/1，更新轉(zhuǎn)發(fā)表，并從主端口 El/2發(fā)送 ring-up-flush-fdb (環(huán)路恢復(fù)刷新fdb)報文，如圖4所示；7) SWITCH E 和 SWITCH F 收到 ring-up-flush-fdb (環(huán)路恢復(fù)刷新 fdb)報文，刷新 自己的轉(zhuǎn)發(fā)表，同時放開阻塞的端口。數(shù)據(jù)流量經(jīng)過圖4中路徑傳輸。MRPP協(xié)議報文格式，如表1所示01234512345678 90123456 78901234 56789012 34567890 12345678+--------+--------+--------+--------+--------+--------+|Destination MAC Address (6 bytes)+--------+--------+--------+--------+--------+--------+|Source MAC Address(6 bytes)+--------+--------+--------+--------+--------+--------+| EtherType PRI | VLAN ID | Frame Length+--------+--------+--------+--------+--------+--------+| DSAP/SSAP | CONTROL| 0UI = 0x00E02B+--------+--------+--------+--------+--------+--------+| OxOObb| 0x99 | 0x0b | MRPP_LENGTH
表1 MRPP協(xié)議報文格式
a)目的MAC地址6字節(jié)，協(xié)議報文目的MAC總是00030f000006
b)源MAC地址6字節(jié)，協(xié)議報文的源MAC，時主節(jié)點MAC地址
c)EtherType1字節(jié)，報文封裝類型，總是0x8100
d)PRI4比特，優(yōu)先級3bits，保留lbit
e)VLAN_ID12比特，報文所在VLAN的ID
f)DSAP/SSAP2字節(jié)，目的服務(wù)訪問點/源服務(wù)訪問點，總是Oxaaaa
g)CONTROL 1 字節(jié)，總是 0x03
h)0UI 3 字節(jié)，總是 0x00e02b
i)MRPP_LENGTH:2字節(jié)，RRPP協(xié)議數(shù)據(jù)單元長度，總是0x40 j)MRPP_VERS 1字節(jié)，MRPP版本信息，當(dāng)前是0x0002，與版本1兼容 k)MRPP_TYPE :1字節(jié)，MRPP協(xié)議報文類型，未列出值用作保留 HEALTH = 1
RING-UP-FLUSH-FDB = 2 RING-D0WN-FLUSH-FDB = 3 LINK-DOWN = 4
1)RING_ID 2字節(jié)，報文所屬MRPP環(huán)的ID m)D0MAIN_ID 2字節(jié)，報文所屬MRPP域的ID
7
n)HELL0_TIMER 2字節(jié)，主節(jié)點使用的Hello定時器的超時時間，單位(s)o)FAIL_TIMER 2字節(jié)，主節(jié)點使用的Fail定時器的超時時間，單位(s)p) STATE 1字節(jié)，當(dāng)前環(huán)網(wǎng)狀態(tài)。IDLE = 0COMPLETE = 1FAILED = 2PRE-FORWARDING = 3q)HELL0_SEQ 2 字節(jié)，Hello 報文的序列號在圖1所示拓?fù)渲?，可設(shè)置多個MRPP域，實現(xiàn)流量分擔(dān)功能。如設(shè)置MRPP域1和 MRPP域2。對于MRPP域1，交換機(jī)SWITCH A作為域內(nèi)主節(jié)點，其端口 El/2為主端口，El/1 為副端口，域內(nèi)可傳輸vlanl-10的數(shù)據(jù)；對于MRPP域2，交換機(jī)SWITCH D作為域內(nèi)主節(jié)點， 其端口 E1/1為主端口，E1/2為副端口，域內(nèi)可傳輸vlanll-20的數(shù)據(jù)。設(shè)置所有MRPP端 口為TRUNK 口，可傳輸vlanl-20的數(shù)據(jù)流量。這樣，vlanl-10的數(shù)據(jù)流量經(jīng)過圖中紅線所 示路徑傳輸，vlanll-20的數(shù)據(jù)流量經(jīng)過圖中藍(lán)線所示路徑傳輸，如圖5所示。本發(fā)明流程方框圖，如圖6所示。本發(fā)明的方法步驟是用戶通過命令行系統(tǒng)為設(shè)備配置MRPP功能，包括配置MRPP端口，MRPP域，MRPP 環(huán)和MRPP節(jié)點等。若設(shè)備設(shè)置為環(huán)內(nèi)主節(jié)點，它根據(jù)圖6左側(cè)流程操作主節(jié)點的主要動作包括當(dāng)環(huán)網(wǎng)正常時，它阻塞自己的副端口，定期發(fā)送Hello報文；當(dāng)通過端口檢測，0AM檢測或定時器檢測方式發(fā)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)故障時，它打開阻塞的副端 口，刷新轉(zhuǎn)發(fā)表，同時發(fā)送ring-d0wn-flush-fdb(環(huán)路故障刷新fdb)報文；當(dāng)檢測到環(huán)網(wǎng)恢復(fù)時，它阻塞自己的副端口，刷新轉(zhuǎn)發(fā)表，同時發(fā)送 ring-up-flush-fdb(環(huán)路恢復(fù)刷新fdb)報文。若設(shè)備設(shè)置為環(huán)內(nèi)傳輸節(jié)點，它根據(jù)圖6右側(cè)流程操作傳輸節(jié)點的主要動作包 括當(dāng)環(huán)網(wǎng)正常時，它轉(zhuǎn)發(fā)主節(jié)點發(fā)送的Hello報文；當(dāng)發(fā)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)故障時，它馬上阻塞與故障鏈路相連的端口，發(fā)送link-down報文給 主節(jié)點，同時刷新自己的轉(zhuǎn)發(fā)表；當(dāng)環(huán)網(wǎng)恢復(fù)時，會收到主節(jié)點發(fā)來的ring-up-flush-fdb(環(huán)路恢復(fù)刷新fdb)報 文，它刷新自己的轉(zhuǎn)發(fā)表，同時打開阻塞端口。
權(quán)利要求
一種多環(huán)路自動保護(hù)的方法，用戶通過命令行系統(tǒng)為設(shè)備配置MRPP功能，它包括配置MRPP端口，MRPP域，MRPP環(huán)和MRPP節(jié)點，其特征在于該方法步驟包括A)、在環(huán)網(wǎng)正常時，數(shù)據(jù)報文經(jīng)過副端口會被直接丟棄，報文由環(huán)網(wǎng)中一個節(jié)點傳輸?shù)搅硪粋€節(jié)點時，只有一條通路，不會形成環(huán)路B)、當(dāng)環(huán)網(wǎng)出現(xiàn)故障時，主節(jié)點立即打開自己的副端口，啟用環(huán)網(wǎng)中的備份鏈路轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報文；同時，刷新自己的轉(zhuǎn)發(fā)表；設(shè)置環(huán)網(wǎng)狀態(tài)為Failed；在主、副端口同時發(fā)送ring-down-flush-fdb報文，通知傳輸節(jié)點刷新轉(zhuǎn)發(fā)表；C)、當(dāng)傳輸節(jié)點的端口檢測到鏈路故障恢復(fù)時，將連接鏈路的端口設(shè)為pre-forwarding狀態(tài)，端口仍保持阻塞，不能轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)vlan報文，但可轉(zhuǎn)發(fā)Hello報文；同時啟動故障恢復(fù)定時器；鏈路恢復(fù)后，Hello報文在網(wǎng)絡(luò)中能正常傳輸，主節(jié)點的副端口會收到主端口發(fā)來的Hello報文；若它在規(guī)定時間內(nèi)能夠連續(xù)收到兩個及以上的Hello報文，則認(rèn)為環(huán)網(wǎng)已恢復(fù)；此時，主節(jié)點阻塞它的副端口，更新轉(zhuǎn)發(fā)表；并從主端口發(fā)送ring-up-flush-fdb報文，環(huán)網(wǎng)上節(jié)點收到此報文后，刷新自己的轉(zhuǎn)發(fā)表；同時放開阻塞的端口；D)、若ring-up-flush-fdb報文丟失，傳輸節(jié)點在故障恢復(fù)定時器超時后仍未收到ring-up-flush-fdb，它會主動放開阻塞的端口，恢復(fù)流量的轉(zhuǎn)發(fā)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多環(huán)路自動保護(hù)的方法，其特征在于環(huán)網(wǎng)正常時，該方法步 驟包括a)、當(dāng)環(huán)網(wǎng)處于健康狀態(tài)時，為去除網(wǎng)絡(luò)上的環(huán)路，主節(jié)點阻塞自己的副端口，同時，通 過主端口定期發(fā)送Hello報文；b)、環(huán)路上的傳輸節(jié)點收到Hello報文，提取主節(jié)點的時鐘配置參數(shù)，同時，通過硬件 轉(zhuǎn)發(fā)此協(xié)議報文；傳輸節(jié)點對數(shù)據(jù)報文進(jìn)行正常的收發(fā)；c)、主節(jié)點的副端口定時收到Hello報文，更新本地Fail定時器；通過這樣的過程，主 節(jié)點可獲知鏈路處于正常狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多環(huán)路自動保護(hù)的方法，其特征在于環(huán)網(wǎng)故障時，該方法步驟包括由連接鏈路的端口檢測當(dāng)傳輸節(jié)點的端口監(jiān)測到Down事件時，它阻塞此端口，不再 允許數(shù)據(jù)報文通過；同時，由另一個正常的端口向主節(jié)點發(fā)送link-down報文，通知主節(jié)點 鏈路出現(xiàn)故障。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多環(huán)路自動保護(hù)的方法，其特征在于環(huán)網(wǎng)故障時，該方法步 驟包括使用0AM主動測試鏈路故障MRPP協(xié)議端口啟用0AM功能；相臨節(jié)點對每條鏈路都使 用以太網(wǎng)0AM中的CC幀進(jìn)行監(jiān)視，定期檢查端口的丟包率；當(dāng)端口丟包率過高時，說明鏈路 狀態(tài)極不穩(wěn)定，已不能用作活動拓?fù)鋪韨鬏敂?shù)據(jù)；此時，設(shè)備主動阻塞此端口，不再允許數(shù) 據(jù)報文通過；并向主節(jié)點發(fā)送link-down報文，通知主節(jié)點鏈路出現(xiàn)故障。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多環(huán)路自動保護(hù)的方法，其特征在于環(huán)網(wǎng)故障時，該方法步 驟包括使用定時器監(jiān)測鏈路故障由于Link-down報文在傳輸過程中可能會丟失，MRPP協(xié)議 使用一個延時機(jī)制來判斷鏈路狀態(tài)；主節(jié)點啟用一個Fail定時器，當(dāng)副端口收到Hello報文時，定時器被更新；若定時器超期，主節(jié)點的副端口都沒有按時收到Hello報文，說明鏈 路出現(xiàn)故障。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多環(huán)路自動保護(hù)的方法，其特征在于環(huán)網(wǎng)正常時，該方法步 驟包括當(dāng)主節(jié)點阻塞副端口時，網(wǎng)絡(luò)流量都經(jīng)過同一條路徑傳輸，浪費了網(wǎng)絡(luò)其余鏈路的帶 寬資源，此時引入MRPP域一個MRPP域由一組配置了相同域ID、控制VLAN和數(shù)據(jù)VLAN組 的環(huán)接的節(jié)點設(shè)備組成；對于一個環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)，可配置多個MRPP域，每個域管理自己的邏輯 拓?fù)洌瑸橛成涞剿腣LAN的數(shù)據(jù)流量提供獨立的發(fā)送路徑，實現(xiàn)不同域間VLAN數(shù)據(jù)流量的 分擔(dān)。
全文摘要
本發(fā)明涉及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊領(lǐng)域，特別是指一種多環(huán)路自動保護(hù)的方法，它是一種多環(huán)路自動保護(hù)協(xié)議MRPP。MRPP是一個用于以太網(wǎng)環(huán)路保護(hù)的鏈路層協(xié)議，它在以太網(wǎng)環(huán)完整時能夠防止數(shù)據(jù)環(huán)路引起的廣播風(fēng)暴，而當(dāng)以太網(wǎng)環(huán)上出現(xiàn)鏈路故障時能迅速恢復(fù)環(huán)網(wǎng)的通信通路。本發(fā)明通過阻斷冗余鏈路，將環(huán)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從邏輯上變成一個非環(huán)型網(wǎng)絡(luò)。同時，在端口啟用OAM功能，主動檢測鏈路狀態(tài)，以實現(xiàn)鏈路故障的快速識別。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、專用于以太網(wǎng)環(huán)型拓?fù)洵h(huán)境，這樣它的配置就更為簡單；2、收斂速度快，可達(dá)到50毫秒以內(nèi)的收斂速度；3、收斂速度與環(huán)網(wǎng)節(jié)點數(shù)無關(guān)；4、使用OAM功能主動檢測鏈路狀態(tài)，快速識別鏈路故障。
文檔編號H04L12/56GK101873244SQ20101020181
公開日2010年10月27日 申請日期2010年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月9日
發(fā)明者楊佳 申請人:神州數(shù)碼網(wǎng)絡(luò)(北京)有限公司;上海神州數(shù)碼有限公司