CN102143004B - 一种链路保护方法和网络设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种链路保护方法和网络设备。所述方法包括：在两台UPE上配置经过所述开环的对等双向转发检测peer BFD；在两台UPE上为所述开环上的至少一台用户接入设备分别配置链路双向转发检测link BFD；在两台UPE上为所述至少一台用户接入设备中的全部VLAN中的第一VLAN配置虚拟路由器冗余协议VRRP。本发明的优点在于，当所述开环发生端口故障时，所述第一VLAN的备用UPE可以迅速感知故障的发生，并且将自身配置为所述第一VLAN的新的主用UPE，并且清除所述开环上的设备以及网络侧的NPE的MAC地址，从而避免所述第一VLAN的流量发生中断。

Description

一种链路保护方法和网络设备

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种链路保护方法和网络设备。

背景技术

城域网由一个或多个城域以太网(ME)区域组成，每个ME区域包括网络侧运营商边缘设备(NPE)、宽带接入服务器(BRAS)、一个或多个用户侧运营商边缘设备(UPE)。NPE是ME区域的核心设备，上连城域网的核心，下连ME区域的UPE环或树，旁挂ME区域的BRAS。UPE作为单个ME区域中的PE设备，负责接入数字用户线接入复用器(DSLAM)、以太网交换机、多服务接入节点(MSAN)以及虚拟专用网用户侧设备(VPN CE)设备。

企业网大多通过汇聚交换机采用环形结构接入到UPE上，以提供高可靠性，完成单播业务及组播业务的二层透传功能。但同时产生的一个问题是：接入环上每个节点都需要学习到所有节点的MAC地址，增加了环上每个节点的MAC地址表，并且环上任意一个节点发生单点故障都可能会影响其他节点的业务。

根据两个UPE之间是否有直连链路可将二层接入环分为闭环和开环。对于闭环接入的二层网络，一旦存在环路就会造成报文在环路内不断复制和循环，产生广播风暴。通过部署生成树协议(STP)、快速生成树协议(RSTP)、多生成树协议(MSTP)等破环协议，可以选择性地阻塞网络冗余链路，将网络修剪成树状，达到消除环路的目的。同时，当环网发生链路故障时，可以迅速地放开阻塞端口，进行链路倒换，恢复环网上各节点通信通路。

虽然STP、MSTP等协议可以消除闭环情况下的环路并达到冗余链路备份的目的，但是当接入环为开环时，不会存在二层环路，配置环路协议没有意义。在二层接入环为开环的情况下，若出现单点故障，则故障前的环上其他交换机的MAC转发表项已经不再适用于故障后的拓扑网络，需要对接入环进行MAC地址转发表项进行更新。如果只依靠回程流量来学习新的MAC表项，可能会长时间丢包或中断。

发明内容

本发明的一个目的为提供一种链路保护方法和网络设备。

本发明技术方案如下：

一种链路保护方法，应用于通信网络中，在所述通信网络中，一个包括多台用户接入设备和两台用户侧运营商边缘设备UPE的开环与运营商网络相连，所述开环的两端为所述两台UPE，所述两台UPE分别与运营商网络的两台网络侧运营商边缘设备NPE相连，所述方法包括：

在所述两台UPE上配置经过所述开环的对等双向转发检测peer BFD；

在所述两台UPE上为所述开环上的至少一台用户接入设备分别配置链路双向转发检测link BFD；

在所述两台UPE上为所述至少一台用户接入设备中的全部VLAN中的第一VLAN配置虚拟路由器冗余协议VRRP；

为所述第一VLAN确定备用UPE；

所述第一VLAN的备用UPE根据所述Peer BFD的状态，确定所述开环上的一台用户接入设备发生端口故障；

所述第一VLAN的备用UPE确定自身与所述第一VLAN所在的用户接入设备之间的link BFD保持正常；

所述第一VLAN的备用UPE通过VRRP协议将自身配置为所述第一VLAN的新的主用UPE；

所述新的主用UPE向所述开环发送清空FLUSH报文，向与自身相连的NPE发送MAC地址撤销消息。

优选地，在所述的方法中，所述为所述开环上的至少一台用户接入设备配置链路双向转发检测link BFD包括：

为所述开环上的每台用户接入设备分别配置link BFD。

优选地，在所述的方法中，所述与自身相连的NPE为所述新的主用UPE与网络中的宽带远程接入服务器BRAS之间的NPE。

优选地，在所述的方法中，为每台所述UPE的用户侧端口配置二三层混跑。

优选地，在所述的方法中，所述两台UPE之间非直连。

一种链路保护方法，应用于一种通信网络中，在所述通信网络中，一个包括多台用户接入设备和两台用户侧运营商边缘设备UPE的开环与运营商网络相连，所述开环的两端为所述两台UPE，所述两台UPE分别与运营商网络的两台网络侧运营商边缘设备NPE相连，所述方法包括：

在所述两台UPE之间运行虚拟路由冗余协议VRRP；

确定主用UPE和备用UPE；

基于所述VRRP，对所述主用UPE的用户侧端口、所述主用UPE网络侧端口以及与所述主用UPE相连的NPE的用户侧端口进行端口检测；

确定所述三个端口中的一个端口发生故障；

所述备用UPE基于所述VRRP切换为新的主用UPE；

所述新的主用UPE向所述开环发送清空FLUSH报文，向与所述新的主用UPE相连的NPE发送MAC地址撤销消息。

优选地，在所述方法中，所述与所述新的主用UPE相连的NPE为所述新的主用UPE与网络中的宽带远程接入服务器BRAS之间的NPE。

一种网络设备，包括：

对等双向转发检测peer BFD配置器，用于在所述网络设备上配置经过一个开环的peer BFD，其中，所述开环包括所述网络设备，多台用户接入设备和另一台网络设备；

链路双向转发检测link BFD配置器，用于在所述网络设备上为所述开环上的至少一台用户接入设备配置link BFD；

虚拟路由器冗余协议VRRP配置器，用于在所述网络设备上为所述至少一台用户接入设备的全部VLAN中的第一VLAN配置VRRP；

备用关系确定器，用于确定所述网络设备为所述第一VLAN的备用UPE；

端口故障确定器，用于根据所述Peer BFD的状态，确定所述开环上的一台用户接入设备发生端口故障；

链路双向转发检测link BFD状态确定器，用于确定所述网络设备与所述第一VLAN所在的用户接入设备之间的link BFD保持正常；

UPE配置器，用于通过VRRP协议将所述网络设备配置为所述第一VLAN的新的主用UPE；

清空FLUSH报文发送器，用于向所述开环发送清空FLUSH报文；

MAC地址撤销器，用于向与自身相连的NPE发送MAC地址撤销消息。

本发明的优点在于，当所述开环发生端口故障时，所述第一VLAN的备用UPE可以迅速感知故障的发生，并且将自身配置为所述第一VLAN的新的主用UPE，并且清除所述开环上的设备以及网络侧的NPE的MAC地址，从而避免所述第一VLAN的流量发生中断。

附图说明

图1所示为本发明一实施例的网络示意图；

图2所示为本发明一实施例的方法流程图；

图3所示为本发明一实施例的网络示意图；

图4所示为本发明一实施例的网络示意图；

图5所示为本发明一实施例的网络示意图；

图6所示为本发明一实施例的网络设备示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明展开详细说明。但需要注意，下面的这些实施例，仅为帮助理解技术方案所举的例子，并不用于限定本发明。

本发明的一个方法实施例如下。

在一种通信网络中，一个包括多台用户接入设备和两台用户侧运营商边缘设备(UPE)的开环与运营商网络相连，所述开环的两端为所述两台UPE，所述两台UPE分别与运营商网络的两台网络侧运营商边缘设备(NPE)相连。优选地，所述NPE为运营商边缘设备聚合节点(PEAGG)。

如图1所述，优选地，在本实施例中，所述多台用户接入设备为5台交换机(SW)，分别为交换机1-5，所述两台UPE分别为UPE-A和UPE-B，所述开环包括所述交换机1-5、UPE-A和UPE-B。此外，所述两台NPE分别为NPE-A和NPE-B。所述NPE用于将来自与其相连的UPE的虚拟专用局域网服务(VPLS)流量进行汇聚和终结，并根据不同的业务进行分流处理。

优选地，在本实施例中，如图1所示，所述多台用户接入设备双归接入VPLS网络，所述两台UPE位于所述VPLS网络的边缘，并且所述两台UPE之间不是直连的方式，也就是说，所述UPE-A和UPE-B之间还链接有其他网络设备。优选地，为每台所述UPE的用户侧端口配置二三层混跑。所述用户侧端口是指一台UPE与用户侧设备相连接的物理端口。

如图2所示，本实施例包括以下步骤。

步骤21、在所述两台UPE上配置经过所述开环的对等双向转发检测(peer BFD)。

由于所述peer BFD经过所述开环，因此，所述peer BFD可以对所述开环上的任何端口进行故障检测。所述开环上的端口包括所述开环上的全部用户接入设备的在所述开环上端口，还包括所述两台UPE在开环上的端口。如图1所示，每台交换机都有两个端口位于所述开环上，这些端口就是所述开环上的端口；所述UPE-A在所述开环上的端口为所述UPE-A上与所述交换机1相连的端口，所述UPE-AB在所述开环上的端口为所述UPE-B上与所述交换机5相连的端口。

当所述开环上的任何端口发生故障，所述peer BFD就中断，所述两台UPE上就可以通过所述peer BFD确定至少有一个开环上的端口发生了故障。

步骤22、在所述两台UPE上为所述开环上的至少一台用户接入设备分别配置链路双向转发检测(link BFD)。

所述两台UPE可以分别建立到所述开环上任意一台用户接入设备的link BFD，也可以分别建立到所述开环上任意多个用户接入设备的linkBFD，还可以分别建立到所述开环上全部用户接入设备的link BFD。

如图1所示，所述UPE-A和UPE-B可以与所述交换机1-5中的一台交换机分别建立link BFD，例如所述UPE-A和UPE-B与交换机3分别建立linkBFD；

所述UPE-A和UPE-B也可以与所述交换机1-5中的多台交换机分别建立link BFD，例如所述UPE-A和UPE-B与交换机2、3和4分别建立link BFD；

所述UPE-A和UPE-B还可以与所述交换机1-5中的每台交换机分别建立link BFD。

步骤23、在所述两台UPE上为所述至少一台用户接入设备中的全部VLAN中的第一VLAN配置虚拟路由器冗余协议(VRRP)。

所述第一VLAN可以为所述至少一台用户接入设备中的任一接入设备的任一VLAN。

例如，如图1所示，所述至少一台用户接入设备为交换机3时，则所述交换机3中的一个VLAN即为所述第一VLAN。

步骤24、为所述第一VLAN确定备用UPE。

由于已经在所述两台UPE上为所述第一VLAN配置了VRRP，因此可以根据所述VRRP从所述两个VLAN中为所述第一VLAN确定一个备用UPE。例如，如图1所示，可以将所述UPE-B确定为所述每个VLAN的备用UPE。一旦确定了所述备用UPE，与所述备用UPE对应的主用UPE也就被相应确定。

步骤25、所述第一VLAN的备用UPE根据所述Peer BFD的状态，确定所述开环上的一台用户接入设备发生端口故障。

由于所述第一VLAN的备用UPE配置了Peer BFD，因此所述第一VLAN的备用UPE可以感知Peer BFD的状态。当Peer BFD发生中断时，所述第一VLAN的备用UPE可以确定所述开环上的一台用户接入设备发生端口故障。

例如，如图3所述，当所述交换机2的一个位于开环上的端口故障时，所述Peer BFD发生中断，相应地，UPE-A和UPE-B均可以确定在图3所示的开环上有一台用户接入设备发生端口故障。

步骤26、所述第一VLAN的备用UPE确定自身与所述第一VLAN所在的用户接入设备之间的link BFD保持正常。

步骤27、所述第一VLAN的备用UPE通过VRRP协议将自身配置为所述第一VLAN的新的主用UPE。这样，由所述新的主用UPE对所述第一VLAN提供服务。

例如，当图3所示的交换机3中的一个VLAN是所述第一VLAN时，所述第一VLAN的所述新的主用UPE为所述UPE-B。所述UPE-B将自身配置为所述第一VLAN的新的主用UPE。

优选地，所述新的主用UPE还可以将自身配置为所述第一VLAN所在的用户接入设备的其他VLAN的新的主用UPE。例如，交换机3中除了所述第一VLAN外还包括一个或多个其他VLAN。所述UPE-B作为所述第一VLAN的新的主用VLAN，还可以将自身配置为交换机3的其他VLAN的新的主用UPE。这样，UPE-B就成为了交换机3的全部VLAN的新的主用UPE。

步骤28、所述第一VLAN的新的主用UPE向所述开环发送清空(FLUSH)报文，向与自身相连的NPE发送MAC地址撤销消息。所述MAC撤销消息用于清除所述与自身相连的NPE的MAC地址；所述FLUSH报文用于清除所述开环上的用户接入设备的MAC地址。

如图3所示，当交换机2的端口发生故障后，交换机3中的第一VLAN的流量将会从所述UPE-A切换到UPE-B。

优选地，所述与自身相连的NPE是指所述第一VLAN的新的主用UPE和所述宽带远程接入服务器之间(BRAS)的NPE。例如，在图1所示的网络中，所述UPE-B为所述第一VLAN的新的主用UPE，所述NPE-B与所述UPE-B相连的NPE。

依据本发明的实施例可知，当所述开环发生端口故障时，所述第一VLAN的备用UPE可以迅速感知故障的发生，并且将自身配置为所述第一VLAN的新的主用UPE，并且清除所述开环上的设备以及网络侧的NPE的MAC地址，从而避免所述第一VLAN的流量发生中断。

本发明的一方法实施例的内容如下。

一种通信网络包括一个开环和两台网络侧运营商边缘设备NPE。所述开环包括多台用户接入设备和两台UPE，所述开环的两端为所述两台UPE，所述两台UPE分别与所述两台NPE相连。优选地，如图4或图5所示，所述两台UPE分别为UPE-A和UPE-B，所述两台NPE分别为NPE-A和NPE-B，所述UPE-A与所述NPE-A相连，所述UPE-B与所述NPE-B相连。

在所述UPE-A和UPE-B之间运行VRRP协议，选举出主用UPE和备用UPE。相应地，在本实施例中，与所述主用UPE相连的NPE为主用NPE，与所述备用UPE相连的NPE为备用NPE。

对所述主用UPE中与所述用户接入设备相连的端口、所述主用UPE中与所述主用NPE相连的端口以及所述主用NPE中与所述主用UPE相连的端口进行端口检测，并确定所述三个端口中的至少一个端口发生故障。

所述备用UPE切换为新的主用UPE。

所述新的主用UPE向与其相连的NPE发送MAC撤销消息，并且向所述开环发送清空(FLUSH)报文。所述MAC撤销消息用于清除与自身相连的NPE的MAC地址；所述FLUSH报文用于清除所述开环上的用户接入设备的MAC地址。

优选地，所述与新的主用UPE相连的NPE是指所述新的主用UPE和宽带远程接入服务器(BRAS)之间的NPE。

所述VRRP协议具备端口检测功能，如果所述三个端口中的任何一个发生故障，都可以快速确定发生端口故障，从而能够及时地进行UPE主备关系切换，将所述主用UPE切换为新的备用UPE，将所述备用UPE切换为所述新的主用UPE。

在图4和图5所示的网络中，交换机3的主用UPE均为NPE-A，交换机3的流量由所述NPE-A转发。

如图4所示，当所述UPE-A上与所述NPE-A相连的端口发生故障时，所述NPE-B切换为交换机3的新的主用UPE，所述交换机3的流量将由所述NPE-B进行转发。

如图5所示，当所述NPE-A与宽带远程接入服务器(BRAS)相连的端口发生故障，则所述NPE-B切换为交换机3的新的主用UPE，所述交换机3的流量将由所述NPE-B进行转发。

依据本发明的实施例可知，当所述主用UPE中与所述用户接入设备相连的端口、所述主用UPE中与所述主用NPE相连的端口或所述主用NPE中与所述主用UPE相连的端口发生故障，则会进行主备切换，将所述备用UPE切换为新的主用UPE，并且清除所述开环上的设备以及网络侧的NPE的MAC地址，从而能够实现快速的流量切换，防止流量因端口故障而发生中断。

本发明的一个装置实施例如下。

一种网络设备，可应用于一种通信网络中。优选地，在所述通信网络中，一个包括多台用户接入设备和两台所述网络设备的开环与运营商网络相连，所述开环的两端为所述两台网络设备，所述两台网络设备分别与运营商网络的两台网络侧运营商边缘设备NPE相连。优选地，所述网络设备为一台用户运营商边缘设备UPE。

如图6所示，所述网络设备600包括以下多个器件。

对等双向转发检测peer BFD配置器601，用于在所述网络设备600上配置经过所述开环的peer BFD，其中，所述开环包括所述网络设备600，多台用户接入设备和另一台网络设备。所述peer BFD的两端配置在所述网络设备600和所述另一台网络设备上。

链路双向转发检测link BFD配置器602，用于在所述网络设备600上为所述开环上的至少一台用户接入设备配置link BFD。所述link BFD配置器为所述开环上的一台、多台或者全部用户接入设备配置link BFD。如果所述一台、多台或者全部用户接入设备发生端口故障，所述网络设备600就可以通过配置的link BFD检测到端口故障。

虚拟路由器冗余协议VRRP配置器603，用于在所述网络设备上为所述至少一台用户接入设备的全部VLAN中的第一VLAN配置VRRP。优选地，所述VRRP配置器603还可以为所述全部VLAN中的其他VLAN也配置VRRP。

备用关系确定器604，用于确定所述网络设备600为所述第一VLAN的备用UPE。由于所述第一VLAN配置有VRRP，因此所述网络设备600既可以成为所述第一VLAN的主用UPE，也可以成为所述第一VLAN的备用UPE。所述备用关系确定器604用于确定所述网络设备600成为所述第一VLAN的备用UPE的情况。优选地，当所述备用关系确定器604输出或显示特定值时，表示所述网络设备600为所述第一VLAN的备用UPE。

链路双向转发检测link BFD确定器605，用于确定所述网络设备600与所述第一VLAN所在的用户接入设备之间的link BFD保持正常。

端口故障确定器606，用于根据所述Peer BFD的状态，确定所述开环上的一台用户接入设备发生端口故障。

UPE配置器607，用于通过VRRP协议将所述网络设备600配置为所述第一VLAN的新的主用UPE。所述UPE配置器607根据备用关系确定器604确定所述网路设备600为备用UPE；通过所述端口故障确定器606确定所述开环上的一台用户接入设备发生端口故障；进一步地，还通过所述link BFD确定器605确定所述网络设备与所述第一VLAN所在的用户接入设备之间的link BFD保持正常。在获取上述三项信息后，所述UPE配置器607通过VRRP协议将所述网络设备600

清空(FLUSH)报文发送器608，用于向所述开环发送FLUSH报文，MAC地址撤销器609，用于向与自身相连的NPE发送MAC地址撤销消息。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种链路保护方法，应用于通信网络中，在所述通信网络中，一个包括多台用户接入设备和两台用户侧运营商边缘设备UPE的开环与运营商网络相连，所述开环的两端为所述两台UPE，所述两台UPE分别与运营商网络的两台网络侧运营商边缘设备NPE相连，所述两台UPE中的一台UPE与所述两台NPE中的一台NPE相连，所述两台UPE中的另一台UPE与所述两台NPE中的另一台NEP相连，其特征在于，所述方法包括：

在所述两台UPE上配置经过所述开环的对等双向转发检测peer BFD；

在所述两台UPE上为所述开环上的至少一台用户接入设备分别配置链路双向转发检测link BFD；

在所述两台UPE上为所述至少一台用户接入设备中的全部VLAN中的第一VLAN配置虚拟路由器冗余协议VRRP；

为所述第一VLAN确定备用UPE；

所述第一VLAN的备用UPE根据所述Peer BFD的状态，确定所述开环上的一台用户接入设备发生端口故障；

所述第一VLAN的备用UPE确定自身与所述第一VLAN所在的用户接入设备之间的link BFD保持正常；

所述第一VLAN的备用UPE通过VRRP协议将自身配置为所述第一VLAN的新的主用UPE；

所述新的主用UPE向所述开环发送清空FLUSH报文，向与自身相连的NPE发送MAC地址撤销消息。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述为所述开环上的至少一台用户接入设备配置链路双向转发检测link BFD包括：

为所述开环上的每台用户接入设备分别配置link BFD。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述与自身相连的NPE为所述新的主用UPE与网络中的宽带远程接入服务器BRAS之间的NPE。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，为每台所述UPE的用户侧端口配置二三层混跑。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述两台UPE之间非直连。

6.一种链路保护方法，应用于一种通信网络中，在所述通信网络中，一个包括多台用户接入设备和两台用户侧运营商边缘设备UPE的开环与运营商网络相连，所述开环的两端为所述两台UPE，所述两台UPE分别与运营商网络的两台网络侧运营商边缘设备NPE相连，所述两台UPE中的一台UPE与所述两台NPE中的一台NPE相连，所述两台UPE中的另一台UPE与所述两台NPE中的另一台NEP相连，其特征在于，所述方法包括：

在所述两台UPE之间运行虚拟路由冗余协议VRRP；

确定主用UPE和备用UPE；

基于所述VRRP，对所述主用UPE的用户侧端口、所述主用UPE网络侧端口以及与所述主用UPE相连的NPE的用户侧端口进行端口检测；

确定所述三个端口中的一个端口发生故障；

所述备用UPE基于所述VRRP切换为新的主用UPE；

所述新的主用UPE向所述开环发送清空FLUSH报文，向与所述新的主用UPE相连的NPE发送MAC地址撤销消息。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述与所述新的主用UPE相连的NPE为所述新的主用UPE与网络中的宽带远程接入服务器BRAS之间的NPE。

8.一种网络设备，其特征在于，所述网络设备包括：

对等双向转发检测peer BFD配置器，用于在所述网络设备上配置经过一个开环的peer BFD，其中，所述开环包括所述网络设备，多台用户接入设备和另一台网络设备；

链路双向转发检测link BFD配置器，用于在所述网络设备上为所述开环上的至少一台用户接入设备配置link BFD；

虚拟路由器冗余协议VRRP配置器，用于在所述网络设备上为所述至少一台用户接入设备的全部VLAN中的第一VLAN配置VRRP；

备用关系确定器，用于确定所述网络设备为所述第一VLAN的备用UPE；

端口故障确定器，用于根据所述Peer BFD的状态，确定所述开环上的一台用户接入设备发生端口故障；

链路双向转发检测link BFD状态确定器，用于确定所述网络设备与所述第一VLAN所在的用户接入设备之间的link BFD保持正常；

UPE配置器，用于通过VRRP协议将所述网络设备配置为所述第一VLAN的新的主用UPE；

清空FLUSH报文发送器，用于向所述开环发送清空FLUSH报文；

MAC地址撤销器，用于向与自身相连的NPE发送MAC地址撤销消息。

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