[實用新型]能在50毫秒以內清除轉發表的以太網交換機

無效

• 申請號: 200720107601.8
• 申請日: 2007-03-23
• 公開（公告）號: CN201114149Y
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 毛德操
• 申請（專利權）人: 北京網新易尚科技有限公司
• 主分類號: H04L12/437
• 分類號: H04L12/437;H04L12/02;H04L12/24
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司
• 代理人: 陳繼亮

技術領域

本實用新型涉及數字通信領域中的以太網交換機，主要是一種能在50毫秒以內清除轉發表的以太網交換機。

背景介紹

“自愈環”是一種成網的方式，網中的節點連接成一個環，當環中的一個節點、或者一條鏈路因故障而斷開時，其余的節點仍舊連接成網，只是網絡的拓撲變了，并且網絡中全部或部分流量的方向和路徑也自動改變，以適應新的網絡形態。所以，自愈環中單個節點或鏈路的故障不會使其余節點與網絡斷開連接，整個環形網絡具有“容錯”和“自愈”的能力。當斷開的節點或鏈路恢復正常時，這種環形網絡又可以自動恢復原先的環形連接，并使網絡流量自動恢復適合環形網絡的方向和路徑。這樣的環形網絡稱為“自愈環”。自愈環對故障的出現或恢復作出反應的時間要求控制在50毫秒，所以，在發生/恢復故障時，通信短暫中斷的時間不應超過50毫秒。

隨著IP技術的發展，在某些應用中已經有了構筑基于IP技術的以太網自愈環的需求。可是，普通的以太網是不允許成環的，如果物理上成環，就要在某些節點上斷開某些端口的邏輯連接，形成邏輯上不含回路(不成環)的樹型拓撲(鏈形拓撲是樹形拓撲的一種特例)。這個目的可以通過采用“生成樹(SpanningTree)”算法實現，也可以通過別的方法實現。

但是，在網絡的拓撲改變以后，還有個怎么處理各臺交換器中的轉發表(Address?Resolution?Lookup)、即ARL的問題。轉發表的作用類似于路由器中的路由表，只是轉發表用于二層交換而路由表用于三層交換；另一個顯著的區別是二層轉發表的表項都是由交換機通過其“自學習”機制自動生成的，而不像路由表那樣需要加以配置。當交換機從一個端口上接收到一個以太網包時，就從其“源地址”字段得知來自哪一個節點，并從而知道這個節點可以通過這個端口到達，這就成為轉發表中的一個表項，以后凡是去向這個節點的包就從這個端口轉發出去。網絡的拓撲改變以后，許多流量的方向和路徑都需要改變，如果網中的各臺交換機仍按原來的轉發表進行轉發，許多以太網包就會實際上被丟棄而不能到達其目的地，使通信中斷，直至轉發表中的這些信息因為“老化”而失效。老化的周期一般在幾分鐘，這顯然是不可接受的。

有兩個辦法可以讓轉發表快速地達到正確反映新的網絡拓撲，：

1、使網絡中所有的節點都發出一個廣播包。當一個節點發出的廣播包到達網內的每一臺交換機的時侯，這些交換機就知道了這個節點在哪一個方向(端口)上，交換機的自學習機制就會更新其轉發表中的相應表項。

2、使網中的所有交換機快速清除其轉發表，使其成為空白。這樣，當一個以太網包來到一臺交換機時，由于轉發表中沒有反映其目標節點存在于何處的信息，就會由交換機向(除其到達端口以外的)所有端口復制泛發(flooding)。由于一般的設備節點都只接受以其為目標的包，這些泛發的包絕大部分都會被丟棄；而交換機則會加以轉發或進一步泛發，最后這個包終將到達目標節點。然后，只要一有來自該節點的反向流量，轉發表中就又有了關于這個節點的信息。

在規模比較小的網絡中，第一種辦法當然更好。但是，如果節點的數量比較大，那么第二種也不失為一種可行的辦法。第二種辦法的缺點在于網中所有的交換機都需要清除轉發表而重新學習，有點像是“城門失火，殃及池魚”，因為有些交換機本來并不需要全部從新學習，有些流量本來沒有必要受到干擾。

但是，如果節點的數量比較大，那么第一種辦法所要求的每個節點一個廣播包也會引起網絡中短暫的擁擠，從而使原有的流量受到影響。另一方面，在第二種辦法中，如果網中的交換機清除其轉發表的速度足夠地塊，那就也未嘗不可接受，因為自愈環發生故障的概率畢竟很低。

于是，問題在于自愈環中的以太網交換機是否能足夠快地清除其轉發表。交換機芯片的重啟可以快速地清除其轉發表。可是交換機芯片一般不提供通過軟件控制重啟芯片的功能，也不提供清除轉發表的功能，只是在芯片上提供一根用于芯片重啟的引線，而現有交換機的設計則都是把交換機芯片的硬件重啟引線和CPU、內存等等的重啟合并在一起。這樣，要么就是整個交換機一起重啟、從而涉及重啟后整個系統的引導、初始化過程，要么就只能通過軟件逐項刪除轉發表中的表項，而缺少一種快速清除整個轉發表的手段。

實用新型內容

本實用新型的目的就是要克服上述技術的不足，而提供一種能夠在50毫秒以內清除其轉發表的以太網交換機。