以太環智能保護方法

專利名稱：以太環智能保護方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，更具體地涉及一種以太環智能保護方法。
背景技術：
隨著IP網絡向著多業務承載方向的發展，下一代網絡(NextGeneration Network，簡稱NGN)、網絡電視(Internet ProtocolTelevision，簡稱IPTV)等業務對于網絡的可靠性、實時性要求越來越高，接入網二層網絡的傳統環網保護STP技術逐漸不能滿足快速收斂、鏈路切換的要求。RFC3619定義了一種以太網自動保護切換(Ethernet Automatic Protection Switching，簡稱EAPS)方法，該方法解決了以太網設備在環狀網絡拓撲時網絡故障收斂慢的問題，利用該方法能夠使得收斂時間在50ms以內。EAPS環由多個節點相連組成，環上可以有多個EAPS域(Domain)，一個Domain可以定義自己的主節點和傳輸節點，可以定義一組屬于某個EAPS Domain的用于用戶數據的業務轉發的業務虛擬局域網(Virtual Local AreaNetwork，簡稱VLAN)和用于EAPS協議報文轉發的控制VLAN，對于一個特定的EAPS Domain，主節點阻塞了一個端口的業務VLAN，從而保證了業務VLAN不會形成環路，防止了由于環路引起的“廣播風暴”。
EAPS很好地解決了單個物理環網的快速收斂問題，然而實際組網通常比較復雜，存在多個物理環相切的情況。圖1a示出了多個EAPS環相切的拓撲結構，圖中S1、S2、S3、S4組成環1，S1是主節點；S3、S4、S5組成環2，S5是主節點；S3、S4、S6組成環3，S6是主節點；正常情況下，環1的S1和S2之間的業務VLAN是阻塞的，環2的S5和S3之間的業務VLAN是阻塞的，環3的S6和S3之間的業務VLAN是阻塞的。假設S3和S4之間的鏈路出現故障，環1、環2、環3的三個主節點檢測到上述故障后，會執行保護倒換，解除相關業務VLAN的阻塞狀態，此時網絡由S1、S2、S3、S4、S5、S6形成多個閉環。如圖1b所示，引起“廣播風暴”，最終導致網絡癱瘓。Extreme Networks公司提出了多個物理環相切的方法，如圖1c所示，公共鏈路的兩端節點分別定義為Partner和Control，Control節點有一個端口定義為主動放開端口(active-open port)，其余端口定義為閉塞端口(blocked port)，兩個環分別為Segment1和Segment2，Control節點和Partner節點之間對發分段檢測幀Segment Health-Check，當公共鏈路斷后，各個Segment的環上主節點放開次端口，為了防止新的環路產生，Control節點將阻塞住閉塞端口。但是該方法只適用于含有一段公共鏈路的相切環，當環路拓撲變得復雜時，如圖2c所示的組網，公共鏈路很多時候是無法運行的。
中國發明專利1747439A公布了一種“以太網自動保護系統相切環的故障處理方法”，該方法從多個EAPS相切環中選出一個主環，其余的為從環，各環各有一個主節點，當相交節點檢測到共享直連鏈路出現故障時，向主環和從環發送不同的告警通知，主環主節點執行保護倒換操作，從環主節點對自身屏蔽，不執行相應的保護倒換操作，屏蔽時間過后，從環主節點的環路檢測報文通過主環鏈路作大環檢測。該方法雖然在一定程度上提高了EAPS相切環的抗故障能力，但是其具有如下局限性首先是相切節點之間為直連共享鏈路，不能是非直連共享鏈路，如圖2a所示，如果S7節點發生故障停止轉發，S3和S4節點是根本檢測不到的；其次是主環上不能有包括共享鏈路的兩條以上鏈路同時發生故障，如圖2b所示，如果環1是主環，S1和S2之間的鏈路、S3和S4之間的鏈路同時故障，從環主節點S5和S6會執行保護倒換，此時網絡由S3、S4、S5、S6組成閉環，引起“廣播風暴”，最終導致網絡不可用；還有當組網比較復雜時，在公共鏈路出現故障的情況下，各個從環主節點的屏蔽時間非常復雜，從而導致該方法無法實現，如圖2c所示。
由上可見，需要一種新的以太環智能保護方法，以保護交換機節點形成的任意拓撲結構環。

發明內容
鑒于以上一個或多個問題，本發明提出了一種新的以太環智能保護方法。
根據本發明的以太環智能保護方法包括以下步驟1.主層次環上各個節點對主層次環鏈路進行檢測，使得主層次環上保護業務VLAN內任意兩個節點之間最多只有一條可以連通的邏輯路徑，主節點發送的鏈路健康檢測hello幀、通知鏈路故障flush-down幀、通知鏈路完好flush-up幀，以及傳輸節點發送的鏈路故障告警link-down幀，都在主層次環內傳輸，不會發給低層次環。
2.低層次上的各個節點對該層次段的鏈路進行檢測，使得該層次環上保護業務VLAN內任意一個節點與其他節點(也包括其他層次段內節點)之間最多只有一條可以連通的邏輯路徑，主節點或者邊界控制節點發送的鏈路健康檢測hello幀，以及傳輸節點發送的鏈路故障告警link-down幀，都在該層次段鏈路內傳輸，不會發給其他層次段鏈路節點，該層次主節點或者邊界節點發出的通知鏈路故障flush-down幀、通知鏈路完好flush-up幀會通過邊界節點傳給高層次節點，通知高層次節點更新端口MAC地址表。
本發明將復雜的網絡結構劃分為主層次環和低層次段鏈路，通過配置的方式，主層次環中有一個主節點，其余為傳輸節點，主層次環上節點只負責維護本層次鏈路的狀態。低層次環中有一個主節點或者邊界控制節點，其余為傳輸節點或者邊界協主節點，低層次段鏈路只負責維護本層次鏈路的狀態。當主層次環完好時，主節點阻塞了次端口，當主層次環發生故障時，主節點放開了次端口；當低層次段鏈路完好時，主節點(邊界控制節點)阻塞了一個端口，當低層次段鏈路發生故障時，主節點(邊界控制節點)放開了端口。各個層次的健康檢測hello幀、鏈路故障告警link-down幀都只在本層次內節點上傳輸。當低層次的鏈路進行切換需要更新端口地址表時，也要通知高層次鏈路更新端口地址表，高層次的鏈路進行切換時，不需要通知低層次鏈路更新端口地址表。節點之間通信的協議幀在rfc3619定義的基礎上增加了層次號(level)和段號(segment)的信息。本發明保證了復雜拓撲網絡結構中的任意兩個節點之間最多只有一條可以連通的邏輯鏈路，且鏈路切換收斂時間對網絡拓撲直徑不敏感。
其中，主層次環對環路進行保護的方法包括如下步驟1.鏈路故障檢測采用兩種方法主層次主節點從主端口周期性地發送鏈路健康檢測hello幀，如果在規定時間內沒有從次端口收到hello幀，則認為主層次環鏈路發生故障；當主層次傳輸節點檢測到鏈路故障時，發送鏈路故障告警link-down幀，為了防止鏈路恢復時有環路產生，阻塞故障鏈路的相鄰兩個端口。主層次環的主節點接收到link-down幀后，可判斷主層次環鏈路發生故障。
2.主層次主節點利用上述的鏈路故障檢測方法探測主層次環鏈路的故障狀態，無故障時主節點阻塞上次端口保護業務VLAN對應的實例，防止環路產生。
3.主層次主節點利用上述的鏈路故障檢測方法檢測到主層次環鏈路發生故障時，發送通知鏈路故障flush-down幀，同時主節點執行保護倒換，放開次端口，刷新主端口MAC地址表。主層次環上傳輸節點收到flush-down幀后，刷新端口MAC地址。
4.在鏈路有故障期間，主層次環的主節點也周期性的從主端口發送hello幀，當從次端口收到hello幀時，認為鏈路恢復，阻塞次端口，發送通知鏈路完好flush-up幀，同時刷新次端口MAC地址表。主層次環上的傳輸節點收到flush-up幀后，刷新端口MAC地址。故障鏈路相鄰的兩個端口檢測到該鏈路恢復后，置端口狀態為預放開(pre-forward)狀態，如果收到flush-up幀，則放開端口；如果在規定的時間內沒有收到flush-up幀，則自動超時打開端口。
其中，低層次環鏈路通過ZESR機制對該鏈路進行保護的方法包括如下步驟1.低層次主節點或者邊界主節點發送檢測hello幀的方法低層次段鏈路上有一個主節點或者邊界控制節點，當有一個主節點時，該層次段鏈路的兩個邊界節點都為邊界協助節點；當有一個邊界節點為邊界控制節點時，該層次段鏈路的另外一個邊界節點為邊界協助節點，其他節點為傳輸節點。對于第一種配置情況，主節點從主次端口周期性地發送hello幀，邊界協助節點收到hello幀后，把該幀從接收端口反彈回去，如果鏈路完好，主節點可以收到反彈回來的hello幀，從而判斷主次端口對應的鏈路有無故障，如果主節點的主端口(次端口)在規定時間內沒有收到hello幀，則認為該層次段鏈路發生故障；對于第二種配置情況，邊界控制節點周期性地從所屬層次段的端口發送hello幀，邊界協助節點收到hello幀后，把該幀從接收端口反彈回去，如果鏈路完后，邊界控制節點可以收到反彈回來的hello幀，如果邊界控制節點的該層次段對應鏈路的端口在規定的時間內沒有收到hello幀，則認為該層次段的鏈路斷開。如果邊界協助節點在規定的時間內沒有收到hello幀，也認為該層次段的鏈路斷開。
2.低層次節點探測到端口對應鏈路故障的處理方法節點探測到自己端口鏈路狀態故障時，通過發送鏈路故障告警link-down幀給該層次段鏈路的主節點(邊界控制節點)和邊界協助節點，主節點(邊界控制節點)和邊界協助節點就獲知鏈路發生了故障。為了防止鏈路恢復時有環路產生，阻塞故障鏈路的相鄰兩個端口。
3.低層次主節點(邊界控制節點)和邊界協助節點利用步驟1或2的方法探測該層次段鏈路的故障狀態，無故障時主節點阻塞次端口保護業務VLAN對應的實例，邊界控制節點阻塞邊界接入端口保護業務VLAN對應的實例，防止環路產生。
4.低層次主節點利用步驟1或2的方法檢測到本層次段鏈路發生故障時，從主端口和次端口發送通知鏈路故障幀flush-down，同時執行保護倒換，放開次端口，刷新主端口MAC地址表；低層次邊界控制節點利用步驟1或2的方法檢測到本層次段鏈路發送故障時，從邊界接入端口以及被接入層次的兩個端口發送通知鏈路故障幀flush-down，放開邊界接入端口；低層次邊界協助節點利用步驟1或2的方法檢測到本層次段鏈路發送故障時，從邊界接入端口以及被接入層次的兩個端口發送通知鏈路故障幀flush-down。
5.主節點和傳輸節點收到flush-down幀時，如果該節點的層次高于或者等于發送源的層次，則刷新端口MAC地址。邊界節點從邊界接入端口收到flush-down幀時，如果該邊界接入端口對應的層次高于或者等于發送源的層次，則向上層次轉發該flush-down幀，同時刷新端口地址。
6.在鏈路有故障期間，如果該層次配置了低層次主節點，則主節點也周期性地發送hello幀，當從主次端口都收到hello幀時，認為鏈路恢復，阻塞次端口，發送通知鏈路完好幀flush-up，同時刷新次端口MAC地址表；如果該層次配置了邊界控制節點，則邊界控制節點也周期性地從邊界接入端口發送hello幀，當收到了邊界協助節點發彈回來的hello幀時，認為鏈路恢復，阻塞次端口，從邊界接入端口和被接入層次的兩個端口發送通知鏈路完好幀flush-up，同時刷新邊界接入端口MAC地址表。
7.主節點和傳輸節點收到flush-up幀時，如果該節點的層次高于或者等于發送源的層次，則刷新端口MAC地址。邊界節點從邊界接入端口收到flush-up幀時，如果該邊界接入端口對應的層次高于或者等于發送源的層次，則向上層次轉發該flush-up幀，同時刷新端口地址。故障鏈路相鄰的兩個端口檢測到該鏈路恢復后，置端口狀態為預放開狀態，如果收到本層次段的flush-up幀，則放開端口；如果在規定的時間內沒有收到flush-up幀，則自動超時打開端口。
由上可見，本發明對網絡拓撲層次和段的劃分，提出了ZESR運行機制，引入了低層次主節點、邊界控制節點、和邊界協助節點，共同配合對本層次段鏈路的故障進行檢測，從根本上解決了在多環相切復雜拓撲情況下的以太環網故障保護倒換的難題，避免了由于故障引起閉環出現導致網絡不可用的情況，提高了相切環的抗故障能力，擴大了EAPS組網應用范圍，極大地保障了業務可靠、穩定地運行。另外，本發明不受網絡拓撲復雜性影響；實現簡單，實用性強，配置方便；算法精煉，系統耗費低。


此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1a示出了多個EAPS環相切的拓撲結構的示意圖；圖1b示出了多個EAPS環相切出現故障的示意圖；圖1c示出了Extreme Networks公司提出的多環相切的解決方案示意圖；圖2a示出了中國發明專利1747439A的多環相切的公共鏈路非直連時出現故障的示意圖；圖2b示出了中國發明專利1747439A的多環相切的兩段公共鏈路故障時出現閉環的示意圖；圖2c示出了EAPS和中國發明專利1747439A無法解決復雜拓撲網絡結構的示意圖；圖3示出了根據本發明實施例的協議報文格式；圖4示出了根據本發明實施例的以太環智能保護方法的流程圖；圖5示出了應用根據本發明實施例的以太環智能保護方法的實例的示意圖；
圖6示出了根據本發明實施例的低層次段鏈路的一種配置的流程圖；以及圖7示出了根據本發明實施例的低層次段鏈路的另一種配置的流程圖。
具體實施例方式
下面參考附圖，詳細說明本發明的具體實施方式
。
根據本發明實施例的以太環智能保護方法通過對于VLAN內鏈路進行層次和段的劃分，來保護交換機節點形成的任意拓撲結構環。當鏈路完好時阻塞端口防止環路上的廣播風暴，鏈路故障時啟用備份鏈路恢復各個節點間的通信，具有實現簡單、實用性強、快速收斂的特點，且收斂時間和被保護環上節點數無關。
根據本發明實施例的以太環智能保護方法在單環的情況下可以將以太環退化成EAPS形式，從而可以從根本上避免由于故障引起網絡出現閉環、導致網絡性能下降或網絡癱瘓的問題，極大地提高了復雜多環環的抗故障能力。
根據本發明實施例的以太環智能保護方法將支持相同業務VLAN、使用相同的域ID、和控制VLAN的交換機節點群體定義在一個以太環智能保護(ZESR)域內。一個ZESR域包含如下要素保護環(ZESR ring)一個ZESR環物理上對應一個環形連接的以太網拓撲，對于拓撲結構的復雜性沒有限制。
保護層次(ZESR level)一個ZESR環中包含一個主層次環，主層次選定后，其他的環都退化為一條鏈路。層次號數值越大，其層次越低。主層次環是一個單環，按照單環ZESR運行，低層次段鏈路是連接在上個層次的兩個接入端口之間的分段鏈路，且層次低于被接入的鏈路層次。每個層次分段只負責維護本層次段的鏈路狀態和端口狀態，健康檢測hello幀和故障告警link down幀也只在本層次段鏈路上傳送。某一層次的分段鏈路ZESR協議的運行，以上層次的主環或分段鏈路可以連通為前提，即上層次的環路狀態對下層次屏蔽。
保護段(ZESR segment)在一個層次上可以有多個段，用來區分相同層次的不同鏈路。
主節點主節點是ZESR環上的主要決策和控制節點，主層次環上有一個主節點，而且只能有一個。低層次鏈路上有一個主節點，也可以把主節點設置在邊界節點上，設置在邊界節點上的主節點稱為邊界控制節點。主節點和邊界控制節點負責本層次段的鏈路控制。主節點的兩個端口分別為主端口和次端口，當鏈路完好時，次端口處于阻塞狀態；邊界控制節點在相應的層次段鏈路中只有一個端口，在該層次段鏈路完好時，該端口處于阻塞狀態。
傳輸節點主環上除了主節點外，其他節點都是傳輸節點，傳輸節點在發現鏈路故障時通知主節點，并根據主節點發送的控制幀對端口進行刷新地址和打開端口操作等。低層次鏈路上的傳輸節點可以設置在邊界節點上，設置在邊界節點上的傳輸節點稱為邊界協助節點，邊界協助節點協助低層次鏈路上的主節點保護該段鏈路。
邊界節點邊界節點是兩個環相交的交點，關聯著多個不同的層次，至少有三個端口在ZESR域內，是一種復合型的角色。邊界節點在不同的層次中可以有不同的角色，在接入的低層次中，可以是邊界控制節點或者邊界協助節點，在被接入的高層次中，可以是主節點或者傳輸節點。
根據本發明實施例的以太環智能保護方法定義的各個節點之間通信的協議報文如圖3所示，報文格式說明如下目的MAC地址48bits，固定為0x00E02B000004；源MAC地址48bits，發送節點的MAC地址；TPID8bits， 固定為0x8100；PRI+CFI4bits，未定義，優先級可以定義(建議默認為7)，CFI為0的規范格式幀；VLAN ID16bits，未定義；Frame Length16bits，以太網幀長度，固定為0x40；DSAP/SSAP16bits，固定為0xAAAA；CONTROL8bits，固定為0x03；OUI24bits，固定為0x00E02B；ZESR_LENGTH16bits，固定為0x40；ZESR_VERS16bits，固定為0x0001；ZESRTYPE16bits，報文類型；CTRL_VLAN_ID16bits，控制VLAN ID；LEVEL8bits，分段鏈路層次號，主層次環為0，低層次環大于0；
SEG_ID8bits，分段鏈路ID標識，主環為0；SYSTEM_MAC_ADDR48bits，發送節點的MAC地址；HELLO_TIMER16bits，主節點設置hello發送周期(單位為秒)；FAIL_TIMER16bits，主節點設置的fail超時時間(單位為秒)；STATE8bits，節點狀態；HELLO_SEQ16bits，hello幀的序列號，由主節點生成；ZESRTYPE值定義HEALTH ＝5RING-UP-FLUSH-FDB ＝6RING-DONW-FLUSH-FDB＝7LINK-DOWN ＝8其他值保留；STATE值定義IDLE ＝0COMPLETE ＝1FAILED ＝2LINKS-UP ＝3
LINKS-DOWN ＝4PRE-FORWARDING ＝5其他值保留。
參考圖4，說明根據本發明實施例的以太環智能保護方法。該以太環智能保護方法將支持相同業務VLAN、使用相同域ID和控制VLAN的交換機節點限定在一個以太環智能保護域內。如圖4所示，該方法包括以下步驟S402，將多個以太環中的一個以太環作為主層次環，將連接在主層次環或上一層次段鏈路的兩個接入端口之間的分段鏈路作為低層次段鏈路，其中，主層次環為單環；S404，主層次環上的各個節點對主層次環鏈路進行檢測，保持主層次環上保護業務VLAN內的任意兩個節點之間最多有一條連通的邏輯路徑，其中，第一協議幀在主層次環內傳輸；以及S406，低層次段鏈路上的各個節點對低層次段鏈路進行檢測，保持低層次環上保護業務VLAN內的任意一個節點與其他節點之間最多有一條連通的邏輯路徑，其中，第二協議幀在該低層次段鏈路內傳輸并且低層次段鏈路中的主節點或邊界節點將第三協議幀發送至高層次節點，通知高層次節點更新端口MAC地址表。
其中，其他節點包括除任意一個節點所在的低層次段鏈路外的其他層次段鏈路內的節點。
其中，主層次環中的主節點包括主端口和次端口，在主層次環完好的情況下，主層次環中的主節點阻塞其次端口；在主層次環發生故障的情況下，主層次環中的主節點放開其次端口，并刷新端口MAC地址。
在低層次段鏈路完好的情況下，低層次段鏈路中的主節點或邊界控制節點阻塞其次端口；在低層次段鏈路發生故障的情況下，低層次段鏈路中的主節點或邊界控制節點放開其次端口，并刷新端口MAC地址。
在較低層次的低層次段鏈路進行切換需要更新端口地址表的情況下，較低層次的低層次段鏈路通知較高層次的低層次段鏈路更新端口地址表；在較高層次的低層次段鏈路進行切換需要更新端口地址表的情況下，較高層次的低層次段鏈路不通知較低層次的低層次段鏈路更新端口地址表。
其中，第一協議幀包括以下至少一種鏈路健康檢測幀、通知鏈路故障幀、通知鏈路完好幀、鏈路故障告警幀。第二協議幀包括以下至少一種鏈路健康檢測幀、鏈路故障告警幀。第三協議幀包括以下至少一種通知鏈路故障幀、通知鏈路完好幀。
在主層次環或低層次段鏈路故障期間，檢測鏈路，在鏈路恢復的情況下，主層次環的主節點或低層次段鏈路的主節點或邊界控制節點阻塞其次端口，并刷新端口的MAC地址表。協議幀包括層次號信息和段號信息。
參考圖5，說明應用了根據本發明實施例的以太環智能保護方法的實例。首先，從多個相交環中預先選定一個主層次環，其余的環就退化為低層次段鏈路。如圖5所示，節點S1、S2、S3、S4組成了主層次環，S2為主節點。對其他鏈路進行層次和段的劃分，(level 1，seg1)包括節點S1、S5、S4，其中，S1是邊界控制節點，S5是傳輸節點，S4是邊界協助節點，S1和S4都是邊界節點，在不同的層次中角色不一樣；(level 1，seg 2)包括節點S3、S6、S4，其中，S3是邊界協助節點，S6是主節點，S4是邊界協助節點；(level2，seg 1)包括節點S5、S7、S6，其中，S5是邊界協助節點，S7是主節點，S6是邊界協助節點。層次號level數值越大，其層次越低。
在主層次環中，主節點S2從主端口1周期性地發送hello幀，在次端口2接收hello幀，同時主層次上各個節點也在檢測各自端口的鏈路狀態。當主層次環無故障時，主層次主節點的次端口阻塞，即節點S2的端口2阻塞。如果在規定的時間內主節點的次端口沒有收到hello幀，或者主節點收到鏈路故障告警link-down幀，則認為環發生故障，主節點S2的端口2放開，向主層次環發送flush-down幀，主層次的傳輸節點收到flush-down幀后，刷新兩個端口的MAC地址表。為了避免鏈路恢復時有環路產生，節點檢測到端口對應鏈路有故障時把端口阻塞。當主層次主節點S2的次端口2收到hello幀時，認為環恢復，將次端口2阻塞，向主層次鏈路發送flush-up幀，主層次的傳輸節點收到flush-up幀后，刷新兩個端口的MAC地址表。故障鏈路兩端的端口檢測到鏈路恢復時，把端口置為pre-forward狀態，如果收到本層次flush-up幀，則把端口放開，如果超時未收到本層次flush-up幀，則自動放開。
低層次段鏈路上的邊界控制節點、邊界輔助節點和主節點同主層次環的節點角色有一些差別，對于鏈路的節點角色定義有兩種方式，一是層次段鏈路中將兩個邊界接入節點分別配置為邊界控制節點和邊界協助節點，層次段鏈路中的其他節點為傳輸節點；二是層次段鏈路中將兩個邊界接入節點都配置為邊界協助節點，層次段鏈路中的還需要配置一個主節點，其余節點為傳輸節點。圖5中的鏈路(level 1，seg 1)為定義一，鏈路(level 1，seg 2)、(level 2，seg 1)為定義二。
低層次段鏈路(level 1，seg 1)中的配置是上述定義一，具體實現包括以下步驟
S602，邊界控制節點S1從邊界接入端口3周期性地發送hello幀；S604，邊界協助節點S4從邊界接入端口4收到步驟S602中的hello幀后，從端口4把幀反彈回去；S606，邊界控制節點S1從端口3收到邊界協助節點反彈回來的hello幀；S608，節點S1的端口3、節點S5的端口1和2、節點S4的端口4也在檢測端口的鏈路狀態，當檢測到鏈路故障時，向邊界控制節點S1和邊界協助節點S4通知鏈路故障告警，發送故障告警幀link-down，當低層次段鏈路(level 1，seg 1)無故障時，邊界控制節點S1的邊界接入端口3阻塞；S610，如果邊界控制節點S1在規定的時間內沒有收到hello幀，或者收到鏈路故障告警通知，則認為鏈路(level 1，seg 1)發生故障，將邊界接入端口3放開，向本層次和上層次發送flush-down幀，即從端口3、1、2發送；S612，如果邊界協助節點S4在規定的時間內沒有收到hello幀，或者收到鏈路故障告警通知，則認為鏈路(level 1，seg 1)發生故障，向本層次和上層次發送flush-down幀，即從端口4、1、2發送；S614，本層次的節點和上層次的節點收到flush-down幀后，刷新端口的MAC地址表；S616，當邊界控制節點S1重新收到hello幀時，認為鏈路恢復，將邊界接入端口3阻塞，向本層次和上層次發送flush-up幀，即從端口3、1、2發送；
S618，本層次的節點收到flush-up幀后，刷新端口地址；S620，對于邊界協助節點S4，如果發現上層次還沒有收到flush-up幀，則主動把flush-up幀轉送到上個層次；S622，上層次的節點收到flush-up幀后，刷新端口地址，故障鏈路兩端的端口檢測到鏈路恢復時，把端口置為預放開狀態，如果收到本層次flush-up幀則把端口放開，如果超時未收到本層次flush-up幀，則自動放開。
低層次段鏈路(level 1，seg 2)中的配置是上述定義二，具體實現包括以下步驟S702，主節點S6從主端口2和次端口1周期性地發送hello幀；S704，邊界協助節點從邊界接入端口收到步驟S702中的hello幀后把幀反彈回去；S706，主節點S6從主次端口收到步驟S704中反彈回來的hello幀；S708，節點S3的端口2、節點S6的端口1和2、節點S4的端口3也在檢測端口的鏈路狀態，當檢測到鏈路故障時，向邊界協助節點和主節點通知鏈路故障告警，發送故障告警幀link-down，當低層次段鏈路(level 1，seg 2)無故障時，主節點的次端口1阻塞；S710，如果主節點的主端口或者次端口在規定的時間內沒有收到hello幀，或者收到鏈路故障告警通知，則認為鏈路(level 1，seg2)發生故障，將次端口1放開，向主端口和次端口發送flush-down幀；
S712，如果邊界協助節點在規定的時間內沒有收到hello幀，或者收到鏈路故障告警通知，則認為鏈路(level 1，seg 2)發生故障，向本層次和上層次發送flush-down幀；S714，本層次的節點和上層次的節點收到flush-down幀后，刷新端口的MAC地址表，邊界協助節點收到flush-down幀后，如果發現上層次還沒有收到flush-down幀，則還要向上層次傳送；S716，當主節點重新在主端口和從端口都收到hello幀時，認為鏈路恢復，將從端口1阻塞，向主端口和從端口發送flush-up幀，即從端口1、2發送；S718，本層次的節點收到flush up幀后，刷新端口地址；S720，對于邊界協助節點，如果發現上層次還沒有收到flush-up幀，則主動把flush-up幀轉送到上個層次；S722，上層次的節點收到flush-up幀后，刷新端口地址；故障鏈路兩端的端口檢測到鏈路恢復時，把端口置為pre-forward狀態，如果收到本層次flush-up幀則把端口放開，如果超時未收到本層次flush-up幀，則自動放開。
低層次段鏈路(level 2，seg 1)的運行方式與(level 1，seg 2)相同，但是當(level 1，seg 1)、(level 1，seg 2)的邊界接入控制節點和邊界協助節點從邊界接入端口收到低層次段鏈路(level 2，seg1)的flush-up幀和flush-down幀時，都要繼續向上層次轉送。
從上述的實例可見，基于EAPS和ZESR機制的以太環網保護方法對網絡拓撲進行層次和段的劃分，不受網絡拓撲復雜性的限制，配置簡單，可操作性強，從根本上解決了在多環相切復雜拓撲情況下的以太環網故障保護倒換的難題，提高了相切環的抗故障能力，極大的擴大了以太環網組網應用范圍。
綜上所述，本發明提供了一種保護以太復雜多環的方法。該方法通過對于VLAN(Virtual Local Area Network)內鏈路進行層次和段的劃分，保護交換機節點形成的任意拓撲結構環。當鏈路完好時阻塞端口防止環路上的廣播風暴，鏈路故障時啟用備份鏈路恢復各個節點間的通信，具有實現簡單、實用性強、快速收斂的特點(不超過50ms)，且收斂時間和被保護環上節點數無關。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種以太環智能保護方法，將支持相同業務VLAN、使用相同域ID和控制VLAN的交換機節點限定在一個以太環智能保護域內，其特征在于，所述方法包括以下步驟S402，將所述多個以太環中的一個以太環作為主層次環，將連接在主層次環或上一層次段鏈路的兩個接入端口之間的分段鏈路作為低層次段鏈路，其中，所述主層次環為單環；S404，所述主層次環上的各個節點對所述主層次環鏈路進行檢測，保持所述主層次環上保護業務VLAN內的任意兩個節點之間最多有一條連通的邏輯路徑，其中，第一協議幀在所述主層次環內傳輸；以及S406，所述低層次段鏈路上的各個節點對所述低層次段鏈路進行檢測，保持所述低層次環上保護業務VLAN內的任意一個節點與其他節點之間最多有一條連通的邏輯路徑，其中，第二協議幀在該低層次段鏈路內傳輸并且所述低層次段鏈路中的主節點或邊界節點將第三協議幀發送至高層次節點，通知高層次節點更新端口MAC地址表。
2.根據權利要求1所述的以太環智能保護方法，其特征在于，所述其他節點包括除所述任意一個節點所在的低層次段鏈路外的其他層次段鏈路內的節點。
3.根據權利要求1所述的以太環智能保護方法，其特征在于，所述主層次環中的主節點包括主端口和次端口，其中在所述主層次環完好的情況下，所述主層次環中的主節點阻塞其次端口；以及在所述主層次環發生故障的情況下，所述主層次環中的主節點放開其次端口，并刷新端口MAC地址。
4.根據權利要求3所述的以太環智能保護方法，其特征在于在所述低層次段鏈路完好的情況下，所述低層次段鏈路中的主節點或邊界控制節點阻塞其次端口；以及在所述低層次段鏈路發生故障的情況下，所述低層次段鏈路中的主節點或邊界控制節點放開其次端口，并刷新端口MAC地址。
5.根據權利要求4所述的以太環智能保護方法，其特征在于在較低層次的低層次段鏈路進行切換需要更新端口地址表的情況下，所述較低層次的低層次段鏈路通知較高層次的低層次段鏈路更新端口地址表；以及在較高層次的低層次段鏈路進行切換需要更新端口地址表的情況下，所述較高層次的低層次段鏈路不通知較低層次的低層次段鏈路更新端口地址表。
6.根據權利要求5所述的以太環智能保護方法，其特征在于，所述第一協議幀包括以下至少一種鏈路健康檢測幀、通知鏈路故障幀、通知鏈路完好幀、鏈路故障告警幀。
7.根據權利要求5所述的以太環智能保護方法，其特征在于，所述第二協議幀包括以下至少一種鏈路健康檢測幀、鏈路故障告警幀。
8.根據權利要求5所述的以太環智能保護方法，其特征在于，所述第三協議幀包括以下至少一種通知鏈路故障幀、通知鏈路完好幀。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的以太環智能保護方法，其特征在于，在所述主層次環或所述低層次段鏈路故障期間，檢測鏈路，在鏈路恢復的情況下，所述主層次環的主節點或所述低層次段鏈路的主節點或邊界控制節點阻塞其次端口，并刷新所述端口的MAC地址表。
10.根據權利要求1至8中任一項所述的以太環智能保護方法，其特征在于，所述協議幀包括層次號信息和段號信息。
全文摘要
本發明公開了一種以太環智能保護方法。該方法將支持相同業務VLAN、使用相同域ID和控制VLAN的交換機節點限定在一個以太環智能保護域內。該方法包括以下步驟S402，將多個以太環中的一個以太環作為主層次環，將連接在主層次環或上一層次段鏈路的兩個接入端口之間的分段鏈路作為低層次段鏈路；S404，主層次環上的各個節點對主層次環鏈路進行檢測，保持主層次環上保護業務VLAN內的任意兩個節點之間最多有一條連通的邏輯路徑；以及S406，低層次段鏈路上的各個節點對低層次段鏈路進行檢測，保持低層次環上保護業務VLAN內的任意一個節點與其他節點之間最多有一條連通的邏輯路徑。本發明從根本上解決了在多環相切復雜拓撲情況下的以太環網故障保護倒換的難題。
文檔編號H04L12/56GK101072237SQ20071011240
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月19日 優先權日2007年3月1日
發明者吳少勇, 曲延鋒, 王治春, 錢浩洋 申請人:中興通訊股份有限公司