[發明專利]以太環網故障恢復方法、以太環網及交換設備

無效

• 申請號: 201010200828.3
• 申請日: 2010-06-10
• 公開（公告）號: CN101958831A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 繆仕福
• 申請（專利權）人: 福建星網銳捷網絡有限公司
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04L12/26;H04L12/42
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 郭潤湘

技術領域

本發明涉及網絡通訊技術領域，尤指一種以太環網故障恢復方法、以太環網及交換設備。

背景技術

隨著以太網技術的飛速發展以及應用的不斷提升，采用性價比極高的以太網技術來構建大型的企業網、城域網已經成為一個不可阻擋的趨勢。以太網一般部署為環形拓撲的網絡結構，如圖1所示，每臺設備(包括設備A、設備B、設備C、設備D)使用兩個端口分別和兩側的相鄰設備互連，形成包括一條閉合鏈路的環形拓撲網絡。

使用以太網交換機構建的環形拓撲網絡，稱為以太環網。RFC3619稱為以太網自動保護切換(Ethernet?Automatic?Protection?switching，EAPs)協議，提出了一種以太環網的故障切換和恢復方案，其中定義了以太環網中的兩種設備角色，主交換機(Master)和傳輸交換機。如圖2所示的以太環網包括一個主交換機(Master)和三個傳輸交換機(B、C、D)。在以太環網的環路狀態正常、完整的情況下，Master將一個端口阻塞，避免數據形成環路(數據環路是指數據在環路里面不斷循環，也稱廣播風暴)；其中，被阻塞的端口稱為從端口，另外一個可轉發數據的端口叫主端口。而傳輸交換機，則沒有區分，兩個端口都可以轉發數據。

當以太環網中某兩個設備之間的鏈路出現故障，例如圖3所示，以太環網中傳輸交換機D和C之間的鏈路出現斷裂，按照EAPS協議，傳輸交換機D和C分別向Master發送一個故障(down)報文，告訴Master有鏈路出現斷裂。

Master收到down報文后，如圖4所示，將從端口打開，即設置為可以轉發數據，刷新轉發數據庫(Forwarding?Database，FDB)表，并發送刷新(flush)報文通知傳輸交換機刷新FDB表。此時的以太環網的拓撲狀態變為如圖4所示的Master的從端口可以轉發數據的狀態，即實現了前面所說的故障切換。

當故障鏈路恢復時，例如圖5所示，傳輸交換機D和C間的鏈路從故障中恢復，按照EAPs協議，檢測到故障消除的傳輸交換機C和D將與原故障鏈路連接的環上端口置于阻塞狀態，阻塞所有數據報文通過，但仍允許控制報文轉發。此外，在以太環網故障時，Master發送環網探測報文，由于阻塞的端口允許控制報文轉發，因此，Master將在其從端口上接收到自己發送的環網探測報文，并能夠獲知以太環網已從故障中恢復。

當Master獲知以太環網從故障中恢復之后，按照EAPs協議，將從端口重新置于阻塞狀態，阻止所有的數據報文通過，刷新本節點上的FDB表，此時以太環網的狀態如圖6所示。此外，Master發送flush報文通知傳輸交換機將處于阻塞狀態的端口置為正常狀態和刷新FDB表，然后以太環網的拓撲結構又重新變回到如圖2所示的狀態，即實現了故障恢復。這種環網故障恢復之后，Master重新阻塞從端口，傳輸交換機將阻塞的端口恢復為正常狀態的機制也被稱為倒換機制。

當以太環網中多個鏈路發生故障且部分鏈路恢復時，會導致某些傳輸交換機本來應該能夠與其它交換機進行通信，但卻始終無法與其它交換機進行通信。例如：假設在圖5所示的狀態下，傳輸交換機B和C間的鏈路發生了故障，則Master無法接收到自己發送出去的探測報文，不會執行如圖6所示的阻塞從端口，以及傳輸交換機C和D打開阻塞的端口的操作。則傳輸交換機C和D之間的鏈路將一直處于阻塞狀態，導致傳輸交換機C始終無法和其它傳輸交換機進行通信。

為了解決以太環網故障檢測、恢復的處理機制存在的上述問題，目前業界通常采用的解決方式為：當某個傳輸交換機檢測到自身有端口故障時，若此前所記錄的以太環網狀態不是故障狀態，則首先記錄以太環網的狀態為故障狀態；然后，查看自身非故障端口是否處于阻塞狀態，若是的話，則將自身的非故障端口恢復正常；然后，通過非故障端口周期性發送down報文，并刷新FDB表。其它交換機(包括其他的傳輸交換機和Master)在接收到down報文后，如果此前所記錄的以太環網狀態不是故障狀態，則首先記錄以太環網的狀態為故障狀態；然后，將所有處于阻塞狀態的端口恢復為正常狀態，并刷新FDB表。當所有故障鏈路均恢復正常時，Master執行完如圖6所示的切換阻塞端口的操作，Master記錄以太環網的狀態為正常狀態，傳輸交換機接收到flush報文后，也記錄以太環網的狀態為正常狀態。