CN102215165B - 一种相切环网的报文处理方法及以太网交换机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种相切环网的报文处理方法，其应用于相切环网的相切节点上，两个以太环网上配置有相同的业务VLAN及控制VLAN，相切节点包括位于第一以及第二以太环网上的第一和第二组环上端口位于；该方法包括：从某组环上端口的某个环上端口接收到某个环网发送过来的控制报文时，将该控制报文从该组环上端口中的另一个环上端口发送出去；从任意一个环上端口接收到已知单播以太网业务报文时，查找相切节点内的MAC地址转发表项对该业务报文进行转发。本发明能够使得相切环网支持二层组网应用，提供用户更为灵活的组网选择。
Description
技术领域
本发明涉及以太网技术，尤其涉及一种以太环网技术。
背景技术
以太网是非常流行的二层网络技术，其广泛应用于企业网络以及运营商的网络之中。以太网采用源地址学习指导报文转发的机制，对于目的地址未知的报文在广播域内进行广播的方式进行处理。虚拟局域网的技术(VLAN)可以将广播域缩小。然而即便如此，在一个广播域内，依然需要防止广播风暴的产生。生成树协议(STP)是一种常见的防止以太网广播风暴的技术，然而生成树协议的收敛时间以及对于网络上业务的保护依然有其局限之处。为此，业界发展出各种各样的以太环网技术。以太环网技术通过在正常/故障状态下阻塞/开放某些节点的端口来达到广播风暴抑制并同时提供网络上转发路径的保护。
FRRP(Fast Ring Recovery Protocol，快速环网恢复协议)是专门应用于以太网环的链路层协议，它既能在以太网环完整时防止数据环路引起的网络风暴，又能在链路故障时快速启动备份链路以保证以太网环的最大连通性。FRRP在实现链路负载分担的同时，又提供了比STP更快的收敛速度。以太环网根据拓扑可以分为如图1所示的三种类型。其他以太网环接拓扑可以视为由以上三种基本拓扑组成。
请参考图2，相切环指的是两个环之间只有一个公共节点，现有技术中需要针对每个环配置一个不同FRRP域。图2中环1上的四个设备都被配置成属于域1，在域1内拥有相同的控制VLAN和保护VLAN。Device A配置成环1的主节点，其他为传输节点；而环2上的三个设备被配置成属于域2，在域2内拥有相同的控制VLAN和保护VLAN，Device E为主节点，其他为传输节点。如此，可以分别对域1中的环及域2中的环实现环网的环路阻止和链路故障快速恢复。然而上述组网方案中仍存在一定的不足之处：两个域中的设备业务的互通必须通过在环相交点上的设备设置VLAN Interface，才能在三层实现互通，也就是说两个环之间无法直接进行二层互通。由于无法直接进行二层互通，用户的VLAN等网络规划将受到较大的限制。
发明内容
为了解决现有技术无法提供相切环网二层组网应用的缺陷，本发明提供一种相切环网的报文处理方法，其应用于相切环网的相切节点上，其中所述相切环网包括两个相切的第一以及第二以太环网，两个以太环网上配置有相同的业务VLAN及控制VLAN，所述相切节点包括分别位于第一以及第二以太环网上的第一和第二组环上端口位于；其中，该包括：
A，从第一组环上端口的某个环上端口接收到从第一环网发送过来的控制报文时，将该控制报文从第一组环上端口中的另一个环上端口发送出去；
B，从第二组环上端口的某个环上端口接收到从第二环网发送过来的控制报文时，将该控制报文从第二组环上端口中的另一个环上端口发送出去；
C，从任意一个环上端口接收到已知单播以太网业务报文时，查找相切节点内的MAC地址转发表项对该业务报文进行转发。
优选地，还包括：
D，从任意一个环上端口接收到未知单播或广播以太网业务报文时，通过其他所有环上端口将该以太网业务报文广播出去。
优选地，还包括：检测到某个环上端口UP或者Down事件，通过环上端口组中的另一个环上端口以控制报文的形式向所属以太环网中的主节点报告该事件。
优选地，还包括：用于接收用户向本节点发出切换至相交特性的切换命令，并相应使能相交特性的处理功能模块。
本发明还提供一种以太网交换机，其应用于相切环网中作为相切节点，其中所述相切环网包括两个相切的第一以及第二以太环网，两个以太环网上配置有相同的业务VLAN及控制VLAN，所述相切节点包括分别位于第一以及第二以太环网上的第一和第二组环上端口位于；其特征在于，该以太网交换机包括：
控制报文处理单元，用于从第一组环上端口的某个环上端口接收到从第一环网发送过来的控制报文时，将该控制报文从第一组环上端口中的另一个环上端口发送出去；或者从第二组环上端口的某个环上端口接收到从第二环网发送过来的控制报文时，将该控制报文从第二组环上端口中的另一个环上端口发送出去；以及
业务报文处理单元，用于从任意一个环上端口接收到已知单播以太网业务报文时，查找相切节点内的MAC地址转发表项对该业务报文进行转发。
优选地，所述业务报文处理单元进一步用于从任意一个环上端口接收到未知单播或广播以太网业务报文时，通过其他所有环上端口将该以太网业务报文广播出去。
优选地，控制报文处理单元，进一步用于在检测到某个环上端口UP或者Down事件时，通过环上端口组中的另一个环上端口以控制报文的形式向所属以太环网中的主节点报告该事件。
优选地，还包括：管理辅助单元，用于接收用户向本节点发出切换至相交特性的切换命令，并相应使能相交特性的处理功能模块。
附图说明
图1是现有的以太网环网的各种典型组网图。
图2是现有的一种典型的以太相切环网的组网图。
图3是本发明相切环网的组网图。
图4是本发明相切节点的报文处理流程图。
图5是本发明作为相切节点的以太网交换机的逻辑结构图。
图6是典型的多环相交环网的组网图。
具体实施方式
考虑到目前相切环网的应用中无法提供更为相切环的二层组网应用，本发明从以太网交换机特性上着手去解决上述问题，并在解决问题的基础上考虑兼容现有相交环网所需要的设备特性。
请参考图3的本发明一种典型的相切环网的组网图，每个节点均为以太网交换机。节点ABCD构成第一以太环网，节点BEF构成第二以太环网，其中节点B为两个环网的相切节点。在本发明的应用场景中，两个以太环网上配置有相同的业务VLAN(也称为保护VLAN)及控制VLAN。节点D作为相切节点包括分别位于第一以及第二以太环网上的第一和第二组环上端口。
需要说明的是，如背景技术所述在环网的应用中，目前均有域的概念，不同的域对应着不同的业务VLAN和不同的控制VLAN。也就是说不同的域意味着不同的逻辑环网，一个环网可以被划分为多个域形成多个逻辑意义上的环网，就好像LAN与VLAN一样，其对于本领域技术人员来说是不言自明的。因此本发明对逻辑意义与物理意义上的环网均适用，若无特别说明，本发明所述以太环网并不局限于物理意义的环网。
请参考图3的流程图以及图4交换机的逻辑结构图。在图2的应用场景中。节点D是所有处理的关键，并不需要其他节点对应做任何改变。节点D的处理主要包括以下步骤：
步骤102，从第一组环上端口的某个环上端口接收到从第一环网发送过来的控制报文时，将该控制报文从第一组环上端口中的另一个环上端口发送出去；
步骤103，从第二组环上端口的某个环上端口接收到从第二环网发送过来的控制报文时，将该控制报文从第二组环上端口中的另一个环上端口发送出去；
以上两个步骤由图3中的控制报文处理单元11负责处理。具体来说，控制报文按照事件类型可以分为很多种类，比如环上其他节点报告的链路断开/恢复(Link Up/Down)事件；或者来自主节点的各种表项清空、删除或者刷新等事件；或者典型的环上各个主节点(比如第一环的节点B或者第二环的节点E)发出用来快速切换的的Hello报文。控制报文的最重要的作用是，防止广播环路的产生并提供最大的业务报文转发路径完整性。由于两个环网的控制报文的VLAN相同，因此报文可能会跨环网传递，这样可能会导致隔壁环网的主节点做出错误处理。比如说，如果第一环某个节点Down掉，这会导致主节点副端口无法收到主节点主端口从环上发出的Hello报文，这种情况下，主节点应该在副端口上做打开动作，允许业务VLAN内的报文通过(初始情况下是阻塞业务VLAN，允许控制VLAN内的报文通过)。但是如果第二环主节点的Hello报文被传递到第一环上来，第一环的主节点的副端口会收到Hello报文，此时第一环的主节点的副端口错误地以为第一环没有发生任何故障，不会做打开动作，转发路径完整性丧失，业务报文的转发将因此而中断。
正因如此，本发明需要按照环上端口组为单位对控制报文进行特别处理。一种优选的方式，可以通过ACL的方式将控制报文上送到CPU进行处理，通过CPU上的软件处理将控制报文的传递严格地控制在本端口组内。比如节点D从一个环上端口收到第一环网过来的控制报文，将通过第一环网的另一个环网上端口进行传递。这样一来每个环网的控制报文将被约束在本环网之内。虽然图1所示的情况是两环相切，但显而易见的是，本发明可以支持更多环相切，因为本发明的相切节点可以将每个环网的控制报文控制在本环内传递。
进一步来说，请参考步骤104相切节点自身也可能需要产生控制报文，比如一个环上端口组中的某一个环上端口UP/Down，这样的事件需要通过控制报文向主节点报告。主节点收到该事件后，需要打开自身的副端口，这样才能保证环网的业务转发路径的完整，防止业务的中断。一般来说，主节点此时可能还会发出控制报文要求其他环上节点刷新表项，因为端口的UP/Down改变了转发路径，因此各个节点需要根据主节点发出的控制报文对自身转发表项做相应的刷新动作。
步骤105，从任意一个环上端口接收到已知单播以太网业务报文时，查找相切节点内的MAC地址转发表项对该业务报文进行转发。
步骤106，从任意一个环上端口接收到未知单播或广播以太网业务报文时，通过其他所有环上端口将该以太网业务报文广播出去.
步骤105与步骤106由图3中的业务报文处理单元12执行。由于控制报文进行了妥善的处理。业务报文的处理变得更为简单。对于所有的报文均查询转发表项进行转发，环上端口收到未知单播或者广播报文时，在其他所有环上端口进行广播。由于任意时刻，两个环上的均会有一个端口处于down或者阻塞业务VLAN的情况，因此无论如何对于业务报文来说，都不可能产生广播风暴。
请进一步参考图4，一种典型的相交环网，在这种应用场景下，相交节点的交换机支持边缘端口特性，该特性主要是为了阻止8字环路的形成。为了兼容这种相交环网的应用，在本发明以太网交换机上也可以植入该边缘端口特性，支持复杂的相交环网应用。本发明以太网交换机提供管理辅助单元来实现对该特性的兼容。请参考图2中的步骤101，接收用户发出的切换命令，如果用户希望本交换机应用的场景是二层的相切环网，则其向交换机发出切换至相切特性的切换命令，管理辅助单元接收用户发出的切换命令后，相应开启本发明上述的相切特性功能模块，进入步骤102-106的处理流程。相反，如果用户希望本交换机应用的场景是相交环网应用，则需要向交换机发出切换至相交特性的切换命令，管理辅助单元接收到用户发出的切换命令有则相应使能相交特性的处理功能模块。相交特性是指多个相交环网组网情形中，作为相交节点的交换机使能典型的边缘节点的功能，以防止8字转发路径环路的产生。
请参考图4，如果设备A和设备B之间的链路断开，设备C和设备D之间的链路也断开，那么子环CDE和子环CDF都会同时检测到环已经有故障，这种情况下，子环CDE的主节点设备E和子环CDF的主节点设备F都会放开它们的副端口，将它们置于转发状态。这样的话，就会形成如图中红线标记的8字环路。
为了解决在这种双归属子环下8字环路的问题，要求边缘节点C在主环内的两个端口定时的发送Edgehello报文。如果辅助边缘节点D在给定的时间内收到了这个Edgehello报文，说明了主环ABDC至少有一条链路是完好的以使得子环处于完整状态；如果辅助边缘节点D在给定的时间内没有收到这个Edgehello报文，说明了主环两侧的链路都故障了，此时子环已经不是完整状态，辅助边缘节点D会向两个边缘端口(端口1和端口2)发送Majorfail报文，边缘节点C如果收到了这个Majorfail报文，就会阻塞它的边缘端口(位于环上的端口1和端口2)。然后，子环CDE的主节点E和子环CDF的主节点F会因为在指定的时间内收不到它们各自己的hello报文会将它们的副端口置为转发状态，但此时由于边缘节点C的边缘端口已经阻塞，不会形成8字环路。关于相交特性更为详尽的描述，本领域普通技术人员可以参考现有技术的实现。
本发明通过对控制报文的处理，实现了以太网相切环网二层组网形态；给用户提供了更加灵活的组网形式。同时通过管理辅助处理，实现了对现有特性的兼容处理。以上所描述的仅仅是本发明较佳的实现方式，并不用以限定本发明的保护范围，任何等同的变化和修改皆应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种相切环网的报文处理方法，其应用于相切环网的相切节点上，其中所述相切环网包括两个相切的第一以及第二以太环网，两个以太环网上配置有相同的业务VLAN及控制VLAN，所述相切节点包括分别位于第一以及第二以太环网上的第一和第二组环上端口；其特征在于，该包括：
A，从第一组环上端口的某个环上端口接收到从第一环网发送过来的控制报文时，将该控制报文从第一组环上端口中的另一个环上端口发送出去；
B，从第二组环上端口的某个环上端口接收到从第二环网发送过来的控制报文时，将该控制报文从第二组环上端口中的另一个环上端口发送出去；
C,从任意一个环上端口接收到已知单播以太网业务报文时，查找相切节点内的MAC地址转发表项对该业务报文进行转发；
D,从任意一个环上端口接收到未知单播或广播以太网业务报文时，通过其他所有环上端口将该以太网业务报文广播出去。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
E，检测到某个环上端口UP或者Down事件，通过环上端口组中的另一个环上端口以控制报文的形式向所属以太环网中的主节点报告该事件。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
F，用于接收用户向本节点发出切换至相交特性的切换命令，并相应使能相交特性的处理功能模块。
4.一种以太网交换机，其应用于相切环网中作为相切节点，其中所述相切环网包括两个相切的第一以及第二以太环网，两个以太环网上配置有相同的业务VLAN及控制VLAN，所述相切节点包括分别位于第一以及第二以太环网上的第一和第二组环上端口；其特征在于，该以太网交换机包括：
控制报文处理单元，用于从第一组环上端口的某个环上端口接收到从第一环网发送过来的控制报文时，将该控制报文从第一组环上端口中的另一个环上端口发送出去；或者从第二组环上端口的某个环上端口接收到从第二环网发送过来的控制报文时，将该控制报文从第二组环上端口中的另一个环上端口发送出去；以及
业务报文处理单元，用于从任意一个环上端口接收到已知单播以太网业务报文时，查找相切节点内的MAC地址转发表项对该业务报文进行转发；
所述业务报文处理单元进一步用于从任意一个环上端口接收到未知单播或广播以太网业务报文时，通过其他所有环上端口将该以太网业务报文广播出去。
5.根据权利要求4所述的以太网交换机，控制报文处理单元，进一步用于在检测到某个环上端口UP或者Down事件时，通过环上端口组中的另一个环上端口以控制报文的形式向所属以太环网中的主节点报告该事件。
6.根据权利要求4所述的以太网交换机，其特征在于，还包括：管理辅助单元，用于接收用户向交换机发出切换至相交特性的切换命令，并相应使能相交特性的处理功能模块。
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