CN101753368B - 一种以太网的保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以太网的保护方法，该方法包括：检测以太网上的链路是否故障，当检测到故障链路时，与所述故障链路相邻的传输节点周期性地发送故障检测控制帧；主节点收到所述故障检测控制帧后，根据故障检测控制帧进行端口打开操作，实现对以太网的保护。采用本发明，能实现对以太网的保护，操作简便且可靠性高。

Description

一种以太网的保护方法

技术领域

本发明涉及以太网的保护技术，尤其涉及一种高可靠性的以太网的保护方法。

背景技术

随着以太网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，以太网采用了多种保护方法，比如环保护、线性保护、双上行保护和双归保护等。在这些保护方法中，通常涉及到多个支持以太网功能的节点，启用以太网保护方法的多个节点之间进行交互，以满足网络可靠性的需求。通常，实现以太网保护的方法是：设置一个保护域，以太网中被保护的节点都属于该保护域，通过保护域中多个节点之间的交互，数据帧在多个节点之间传输时，采取两条传输路径的策略。具体来说，以太网中包括主用的传输路径和备用的传输路径，以供数据帧的传输。当主用的传输路径故障时，启用备用的传输路径传输数据帧。

但是，采用这种以太网保护的方法，存在两条传输路径，从而出现存在闭环所导致的网络风暴问题。就网络风暴而言，如果以太网中存在闭环，则根据以太网的转发原理，数据帧比如广播帧和未知单播帧将在闭环中持续循环的传输。由于无法中止循环，过多数据帧的传输会导致网络带宽的大量占用、甚至网络阻塞。这种现象就是网络风暴。

为了解决存在闭环导致的网络风暴问题，通常采用以太网自动保护切换方法，即将链路健康检测帧超时的故障检测机制，和一次链路故障告警帧的故障检测机制结合起来，以实现对以太网的保护。然而，采用以太网自动保护切换方法，由于需要结合两种机制，实现起来很复杂；而且可靠性低，无法实现可靠的对以太网进行保护。

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的保护方法，能实现对以太网的保护，操作简便且可靠性高。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种以太网的保护方法，该方法包括：检测以太网上的链路是否故障，当检测到故障链路时，与所述故障链路相邻的传输节点周期性地发送故障检测控制帧；

主节点收到所述故障检测控制帧后，根据故障检测控制帧进行端口打开操作，实现对以太网的保护。

其中，所述主节点收到故障检测控制帧后，根据故障检测控制帧进行端口打开操作具体为：

所述主节点接收到所述故障检测控制帧后，查询当前保护域状态，如果查询到当前保护域状态为故障状态，则不作故障切换；否则，作故障切换，并打开主节点原先阻塞的端口，重新连通数据帧的传输路径；之后，修改并重新记录当前保护域状态为故障状态。

其中，所述当前保护域状态保存在所述主节点中，当前保护域状态的存在形式为保护域状态表、或者保护域状态标识；当前保护域状态至少包括完整状态和故障状态。

其中，所述以太网为支持环保护形式的单环或多环以太网、支持线性保护的以太网、支持双上行保护的以太网、或支持双归保护的以太网。

其中，该方法还包括：所述主节点周期地在所述以太网上发送链路健康检测帧；根据设置的超时时间，当主节点超时未收到链路健康检测帧时，不作故障切换。

本发明通过周期性地发送故障检测控制帧的机制实现对以太网的保护，能避免主节点收不到故障检测控制帧，即故障检测控制帧的机制失效导致的网络风暴和数据帧传输中断等故障，提高了以太网保护的抗故障能力。

采用本发明，取消了链路健康检测帧超时的故障检测机制，采用周期性地发送故障检测控制帧的机制能实现对链路故障的可靠通告。当以太网中的所有节点启用本发明的方法后，传输节点检测到相邻链路故障后，在链路故障期间持续周期地发送故障检测控制帧通告链路故障状态，主节点收到故障检测控制帧后，检测到了网络中出现故障，如果当前保护域状态不是故障状态，则进行故障切换，打开主节点上原先阻塞的端口，实现对以太网的保护，这种周期地发送故障检测控制帧的机制可以提高以太网保护协议控制帧传输的可靠性，从而大大提高了以太网保护的可靠性。进一步，主节点取消了链路健康检测帧超时的故障检测机制，即主节点不向以太网上发送链路健康检测帧，或者即便发送链路健康检测帧，但是当超时主节点没有收到链路健康检测帧时不认为网络中发生了故障。

综上所述，本发明区别于现有技术，采取一种故障检测机制就可以实现对以太网的保护，操作简便；而且本发明周期性地发送故障检测控制帧，可靠性更高，能可靠的对以太网进行保护。

附图说明

图1为以太网的拓扑组网示意图；

图2为应用以太网自动保护切换方法的以太网运行示意图；

图3为链路健康检测帧帧丢失后引起的闭环示意图；

图4为链路故障告警帧丢失后引起的数据中断示意图；

图5为本发明方法的实现流程示意图；

图6为实施例一的以太网应用本发明方法的运行示意图；

图7为实施例二的以太网应用本发明方法的运行示意图；

图8为实施例三的以太网应用本发明方法的运行示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：采取一种故障检测机制就可以实现对以太网的保护，能避免以太网中出现闭环所导致的网络风暴问题，操作简便；而且周期性地发送故障检测控制帧，可靠性更高，从而实现高可靠性的对以太网进行保护。

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。

以下将现有技术和本发明进行对比阐述，以更好地体现本发明相对于现有技术的优点。

就现有技术而言，如图1所示，网络10启用了以太网保护方法，网络10由节点11、节点12、节点13、节点14，以及这四个节点之间的链路组成。其中，每个节点都是支持以太网功能的设备，可以是以太网交换机、或者支持以太网功能的其它设备。被保护数据19在通过网络10从节点12转发到节点14时有两条传输路径，分别是节点12->节点13->节点14，以及节点12->节点11->节点14。这里，两条传输路径中，一条可作为主用的传输路径，另一条可作为备用的传输路径，则以太网保护方法的具体实现为：当主用的传输路径故障时，启用备用的传输路径传输被保护数据。这样就能有效地提高网络的可靠性。采用这种以太网保护方法导致新的问题随之出现，由于被保护数据19在网络10中传输时存着两条传输路径，一直循环传输且无法中止，那么在这种情况下，被保护数据19的传输会导致网络带宽的大量占用、甚至网络阻塞。这种情况即为：以太网中存在闭环所导致的网络风暴问题。因此，为了避免存在闭环所导致的网络风暴问题，需要对这种冗余拓扑的以太网进行保护。

目前，一种以太网的保护方法是以太网自动保护切换方法，其具体实现方法为：启用该以太网自动保护切换方法的以太环网：设置一个以太环网保护域，以太环网保护域中包括多个支持以太网功能的节点，以太环网保护域中节点相连构成环，环上包括了一个主节点和若干传输节点；其中，主节点区别于传输节点，指：为了避免以太网中存在闭环所导致的网络风暴，在节点上预先设置了阻塞端口的节点；当以太网链路故障时，打开该节点上原先阻塞的端口，使以太网中被保护数据的传输路径重新连通。主节点也可以称为控制阻塞端口的节点。主节点在环上的两个端口分别为主端口和从端口，可以将从端口设置为阻塞端口。就主节点而言，主节点周期地向其主端口发送环网的链路健康检测帧，当环上链路完好时，链路健康检测帧依次经过各传输节点，到达主节点的从端口。当主节点收到链路健康检测帧后，认为环处于正常状态，将主节点的从端口阻塞，则被保护数据无法从主节点的从端口通过。此时以太网中只有一条传输路径，从而防止了两条传输路径导致存在闭环所引起的网络风暴问题。就传输节点而言，传输节点检测到相邻的环上链路发生故障时，向环上发送链路故障告警帧，链路故障告警帧帧经过环上链路和其他传输节点的传输到达主节点，主节点收到链路故障告警帧后，认为环上链路发生了故障。另外，主节点如果在规定的时间内收不到链路健康检测帧，也认为环上链路发生故障。主节点检测到环处于故障状态后，将主节点的从端口打开，被保护数据可以从主节点的从端口通过，形成了新的传输路径，保障了通信重新连通。此时，以太网中仍然只有一条传输路径，从而有效的防止了被保护数据形成闭环所导致的网络风暴问题。

举例来说，如图2所示，在网络10中，配置节点11为主节点，节点12、节点13和节点14为传输节点，节点11的端口21为主端口，端口22为从端口。节点11周期地向主端口21发送链路健康检测帧23，当环上链路完好时，链路健康检测帧依次经过各传输节点，到达主节点的从端口22。当主节点收到链路健康检测帧后，认为环处于正常状态，即当前保护域状态为完整状态，将从端口22阻塞，被保护数据19无法在主节点的从端口22通过，被保护数据19在环上的传输路径为节点12->节点13->节点14。当节点13和节点14之间的链路发生故障时，节点13和节点14分别向环上发送链路故障告警帧，链路故障告警帧经过环上链路和其他传输节点的传输到达节点11，节点11收到链路故障告警帧后，认为环上链路发生了故障。另外，节点11如果在规定的时间内收不到链路健康检测帧，也认为环上链路发生故障。节点11检测到环处于故障状态后，即当前保护域状态为故障状态，将打开原先阻塞的从端口22，使被保护数据19在网络10中的传输路径重新连通。被保护数据19在主节点的从端口22通过，形成了新的传输路径，即为：节点12->节点11->节点14。

以下对采用上述以太网自动保护切换方法存在的问题进行阐述。

一方面，为了对以太网进行保护，主节点采用链路健康检测帧超时的故障检测机制并不可靠，例如网络由于阻塞或者质量降低等原因，导致了链路健康检测帧连续丢失，主节点在一段时间内将无法收到链路健康检测帧，如果这个收不到链路健康检测帧的时间超过了预定的链路健康检测帧超时时间，则主节点认为当前保护域状态为故障状态，打开原先阻塞的主节点的从端口。从而以太网中将会产生闭环，形成网络风暴，闭环导致的网络风暴会导致全网不可用。举例来说，如图3所示，在启用以太网自动保护切换方法的网络10中，主节点11发送的链路健康检测帧23在节点13和节点14之间链路上由于链路质量降低而丢弃，导致主节点11在一段时间内将无法收到链路健康检测帧，当收不到链路健康检测帧的时间超过了预定的链路健康检测帧超时时间后，节点11认为当前保护域状态为故障状态，打开原先阻塞的主节点的从端口22，网络中将会产生闭环31，形成网络风暴，导致全网不可用。

另一方面，为了对以太网进行保护，传输节点检测到相邻的环上链路发生故障后，只向环上发送一次链路故障告警帧的机制也并不可靠，例如链路故障告警帧在传输过程中丢失，主节点没有收到链路故障告警帧，将不会检测到保护域故障而打开主节点的从端口，从而导致被保护数据较长时间中断传输。举例来说，如图4所示，在启用以太网自动保护切换方法的网络10中，节点13和节点14之间的链路发生故障后，节点13和节点14分别向环上发送一次链路故障告警帧，分别以41a和41b标记，但是如果这两个链路故障告警帧丢失，节点11没有收到链路故障告警帧，则节点11没有检测到保护域故障从而打开原先阻塞的从端口22，被保护数据19在网络10的两条传输路径节点12<->节点13<->节点14和节点12<->节点11<->节点14都会较长时间被中断。

综上所述，采用上述以太网自动保护切换方法，需要结合两种机制，即链路健康检测帧超时的故障检测机制，以及一次链路故障告警帧的故障检测机制才能实现对以太网的保护，保护手段实现起来很复杂。而且，采取这两种故障检测机制都不能可靠的对以太网进行保护。因此，本发明应运而生，采用本发明，采取一种故障检测机制就可以实现对以太网的保护，能避免以太网中出现闭环所导致的网络风暴问题，操作简便；而且本发明周期性地发送故障检测控制帧，可靠性更高，能可靠的对以太网进行保护。

以下对本发明所采用的高可靠性的以太网保护方法进行具体阐述。

如图5所示，一种以太网的保护方法，该方法包括以下步骤：

步骤101、以太网上的所有节点，包括主节点和传输节点检测以太网上的链路是否故障，当检测到故障链路时，与故障链路相邻的传输节点周期性地发送故障检测控制帧，以通告链路故障状态。

步骤102、主节点收到故障检测控制帧后，根据故障检测控制帧进行端口打开操作，实现对以太网的保护。

其中，步骤102的具体处理过程为：主节点接收到故障检测控制帧后，查询当前保护域状态，如果查询到当前保护域为故障状态，则不作故障切换，即主节点上原先设置的阻塞端口仍然处于阻塞状态；否则，作故障切换，并打开主节点原先阻塞的端口，即主节点上原先设置的阻塞端口处于打开状态，重新连通以太网上数据帧的传输路径；之后，修改并重新记录当前保护域状态，以备下次故障切换使用。

这里，当前保护域状态保存在主节点中，当前保护域状态的存在形式为保护域状态表、或者保护域状态标识；当前保护域状态至少包括完整状态和故障状态。

这里，以太网为支持环保护形式的单环或多环以太网、支持线性保护的以太网、支持双上行保护的以太网、或支持双归保护的以太网。

这里，该方法还包括：主节点周期地在以太网上发送链路健康检测帧；根据设置的超时时间，当主节点超时未收到链路健康检测帧时，认为以太网中未发生链路故障，不作故障切换，即主节点上原先设置的阻塞端口仍然处于阻塞状态。从而，采取不对超时未收到链路健康检测帧进行判别的机制，能避免链路质量下降时链路健康检测帧丢失导致的误判。因为，在采取超时未收到链路健康检测帧进行识别的机制时，主节点如果在设置的超时时间内收不到链路健康检测帧，也认为环上链路发生故障，而实际上链路处于正常状态，那么，如果采取了这种识别的机制，则主节点认为链路故障打开原先阻塞的主节点端口，则以太网中将会产生闭环，形成网络风暴，闭环导致的网络风暴会导致全网不可用。

实施例一：

如图6所示，将本发明方法应用于以太网单环保护中，则网络10中运行以太网单环保护协议，节点11为主节点，也称为控制阻塞端口的节点，其他节点都为传输节点。

节点11、节点12、节点13、节点14检测环上链路是否故障。当节点13和节点14之间的链路发生故障后，节点13和节点14在链路故障期间周期地分别发送故障检测控制帧，以51a和51b标记，向节点11通告链路故障状态。节点11收到故障检测控制帧后，如果当前保护域状态不是故障状态，则进行故障切换，把节点11原先阻塞的端口打开。保护域的故障状态是指已经检测到环上出现了故障，也称为保护状态。如果当前保护域状态是故障状态，则节点11继续收到故障检测控制帧后不再进行故障切换。另外，节点11取消了链路健康检测帧超时的故障检测机制，即节点11可以不发送链路健康检测帧，或者发送了链路健康检测帧，但是当超时没有收到链路健康检测帧时不认为网络中发生故障，不作故障切换，即节点11上原先设置的阻塞端口仍然处于阻塞状态，并不打开。

实施例二：

如图7所示，将本发明方法应用于以太网多环保护中，则网络60中运行以太网多环保护协议。网络60中包括两个单环，其中，节点61、节点62、节点63、节点64以及这四个节点之间的链路组成一个单环，并作为主环；节点61为主环中的主节点，也称为主环中控制阻塞端口的节点，其他节点都为传输节点。节点65、节点66、节点67，以及节点61与节点65之间的链路，节点65、节点66、节点67这三个节点之间的链路，节点67与节点63之间的链路组成另一个不闭合的环作为子环；节点67为子环中的主节点，也称为子环中控制阻塞端口的节点，其他节点都为传输节点。

当子环中链路完好时，节点67阻塞一个端口防止闭环。当节点65和节点66之间的链路发生故障后，节点65和节点66在链路故障期间分别周期地发送故障检测控制帧通告链路故障状态，故障检测控制帧分别以68a和68b标记，当节点61收到故障检测控制帧68a后，判定出该故障检测控制帧不归主环控制，不会对该故障检测控制帧进行处理；当节点67收到故障检测控制帧68b后，判定出该故障检测控制帧归子环控制，对该故障检测控制帧进行处理，如果当前保护域状态不是故障状态，则进行故障切换，把节点67原先阻塞的端口打开。保护域的故障状态是指已经检测到环上出现了故障，也称为保护状态。如果当前保护域状态是故障状态，则节点67继续收到故障检测控制帧后不再进行故障切换。另外，节点67取消了链路健康检测帧超时的故障检测机制，即节点67可以不发送链路健康检测帧，或者发送了链路健康检测帧，但是当超时没有收到链路健康检测帧时不认为网络中发生了故障，不作故障切换，即节点67上原先设置的阻塞端口仍然处于阻塞状态，并不打开。

实施例三：

参见图8，将本发明方法应用于以太网双上行保护中，所谓以太网双上行指：一个以太网区域通过主用和备用两条传输链路连接到其他网络的网络结构，这个以太网区域，以及主用和备用两条传输链路设置以太网双上行保护协议后就成为了以太网双上行保护域。网络70中运行以太网双上行保护协议，网络70构成一个以太网双上行保护域。网络70中包括节点71、节点72，节点71和节点72都是支持以太网功能的节点，节点个数没有限制。网络70中包括的链路有节点71和网络73之间的链路，节点71和节点72之间的链路，节点72和网络73之间的链路。网络73的采用的技术不限，可以是以太网络，也可能是采用其他技术的网络，并且包括的链路也没有限制。被保护数据通过网络70传输到网络73时，有两条传输路径可以选择，即从节点71到网络73，或者从节点72到网络73。因此，节点71到网络73与节点72到网络73的两条传输路径组成了主用的传输路径和备用的传输路径。其中，节点72为双上行中的主节点，也称为双上行中的控制阻塞端口的节点，其他节点都为传输节点。

当网络70中链路完好时，节点72阻塞一个端口。当节点71和网络73之间的链路发生故障后，节点71在链路故障期间周期地发送故障检测控制帧74，向节点72通告链路故障状态。节点72收到故障检测控制帧后，如果当前保护域状态不是故障状态，则进行故障切换，把节点72原先阻塞的端口打开。保护域的故障状态是指已经检测到环上出现了故障，也称为保护状态。如果当前保护域状态是故障状态，则节点72继续收到故障检测控制帧后不再进行故障切换。另外，节点72取消了链路健康检测帧超时的故障检测机制，即节点72可以不发送链路健康检测帧，或者发送了链路健康检测帧，但是当超时没有收到链路健康检测帧时不认为网络中发生了故障，不作故障切换，即节点72上原先设置的阻塞端口仍然处于阻塞状态，并不打开。

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 (4)

1.一种以太网的保护方法，其特征在于，该方法包括：检测以太网上的链路是否故障，当检测到故障链路时，与所述故障链路相邻的传输节点周期性地发送故障检测控制帧；

主节点收到所述故障检测控制帧后，根据故障检测控制帧进行端口打开操作，实现对以太网的保护；

所述主节点收到故障检测控制帧后，根据故障检测控制帧进行端口打开操作具体为：

所述主节点接收到所述故障检测控制帧后，查询当前保护域状态，如果查询到当前保护域状态为故障状态，则不作故障切换；否则，作故障切换，并打开主节点原先阻塞的端口，重新连通数据帧的传输路径；之后，修改并重新记录当前保护域状态为故障状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前保护域状态保存在所述主节点中，当前保护域状态的存在形式为保护域状态表、或者保护域状态标识；当前保护域状态至少包括完整状态和故障状态。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述以太网为支持环保护形式的单环或多环以太网、支持线性保护的以太网、支持双上行保护的以太网、或支持双归保护的以太网。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括：所述主节点周期地在所述以太网上发送链路健康检测帧；根据设置的超时时间，当主节点超时未收到链路健康检测帧时，不作故障切换。

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