CN103607317A - 二层环路检测方法和装置及通信*** - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种二层环路检测方法和装置及通信***，本发明方法，包括：通过端口发送第一报文，该第一报文包括本地MAC地址；当通过该端口接收第二报文时，判断该第二报文的源MAC地址是否为该本地MAC地址；若判断出该第二报文的源MAC地址为该本地MAC地址，则根据预设处理策略选择处理该端口下的二层环路。本发明实施例，通过端口发送第一报文，快速判断是否存在二层环路，以检测在单归部署下用户配置错误或者组网中错误连接导致的环路问题。

Description

二层环路检测方法和装置及通信***

技术领域

本发明实施例涉及计算机技术，尤其涉及一种二层环路检测方法和装置及通信***。

背景技术

目前，造成二层环路的原因有很多种，最主要包括接口连线错误或者VLAN配置错误等原因。具体地，图1为现有技术中由于接口连线错误而造成的二层环路的示意图，如图1所示，当本应该连接到端口5的端口4错误连接至端口3时，此时报文在虚拟局域网（Virtual Local Area Network，简称VLAN）的VLAN10内会产生环路：端口1→端口2→端口4→端口3→端口1。

图2为现有技术中由于VLAN配置错误而造成的二层环路的示意图，如图2所示，当端口3和端口4之间的链路的VLAN配置错误，即将VLAN20配置为VLAN10时，此时在VLAN10内也会产生环路：端口1→端口2→端口4→端口3→端口1。

二层环路的产生会导致环路内的广播、组播流量在不断在环路内复制，流量不断被放大，从而影响正常流量的转发。更为严重的是，由于二层网络中广播、组播流量的“泛洪”，放大后的流量还会被复制到非环路的端口上，进一步恶化对正常业务流的影响。举例来说，图3为现有技术中由于二层环路造成组播流量的“泛洪”的示意图，如图3所示，由于二层环路不断被复制的流量也会通过端口5到达端口6，端口6属于三层端口，广播和部分组播流量会上送，从而使路由器（Router）的处理负担变大，产生Router CPU高，甚至还会导致路由协议中断以及设备重启。

为了解决上述问题，现有技术中一般采用控制处理器承诺访问速率（Control Processor Committed Access Rate，简称CP Car）技术，来避免对Router的处理器（CPU）过高的冲击的问题。其具体实现方式可以为：对于上送CPU的流量配置阈值（Car），以限制上送CPU流量的大小，从而减少对CPU的过高冲击的问题。但是，该CP Car技术虽能缓解对CPU的影响，但是却影响了正常报文的上送，导致发生环路时很难保证业务正常运行。

发明内容

本发明实施例提供一种二层环路检测方法和装置及通信***，以实现网络通信设备在单归部署下的二层环路检测问题，以解决在单归部署下用户配置错误或者组网中错误连接导致的环路问题。

第一方面，本发明实施例提供一种二层环路检测方法，包括：

通过端口发送第一报文，所述第一报文包括本地媒体访问控制MAC地址；

当通过所述端口接收第二报文时，判断所述第二报文的源MAC地址是否为所述本地MAC地址；

若判断出所述第二报文的源MAC地址为所述本地MAC地址，则根据预设处理策略选择处理所述端口下的二层环路。

在第一方面第一种可能的实现方式中，所述通过端口发送第一报文，包括：

每隔预定时间，通过所述端口发送所述第一报文。

根据第一方面或者第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述第一报文为广播或者组播报文。

根据第一方面、第一方面第一种至第二种任意一种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述若判断出所述第二报文的源MAC地址为所述本地MAC地址，则根据预设处理策略选择处理，包括：

若判断出所述第二报文的源MAC地址为所述本地MAC地址，则生成告警信息，以使用户根据所述告警信息，关闭所述端口，以断开所述端口下的二层环路。

根据第一方面、第一方面第一种至第三种任意一种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，还包括：所述第一报文还包括：第一VLAN标识；

则所述判断所述第二报文的源MAC地址是否为所述本地MAC地址，包括：

判断所述第二报文的第二VLAN标识是否为所述第一VLAN标识，若是，则判断所述第二报文的源MAC地址是否为所述本地MAC地址；

所述若判断出所述第二报文的源MAC地址为所述本地MAC地址之后，所述方法还包括：

生成故障信息，并通知所述用户，以使所述用户根据所述故障信息，进行二层环路故障修复处理；其中，所述故障信息为确定为所述端口下的二层环路是在所述第一VLAN标识对应的VLAN下产生的二层环路。

第二方面，本发明实施例提供一种二层环路检测装置，包括：

收发模块，用于通过端口发送第一报文，所述第一报文包括本地媒体访问控制MAC地址；

判断模块，用于当所述收发模块通过所述端口接收第二报文时，判断所述第二报文的源MAC地址是否为所述本地MAC地址；

处理模块，用于若所述判断模块判断出所述第二报文的源MAC地址为所述本地MAC地址，则根据预设处理策略选择处理所述端口下的二层环路。

在第二方面第一种可能的实现方式中，所述收发模块具体用于每隔预定时间，通过所述端口发送所述第一报文。

根据第二方面或者第二方面第一种可能的实现方式，在第二方面第二种可能的实现方式中，所述收发模块发送的所述第一报文为广播或者组播报文。

根据第二方面、第二方面第一种至第二种任意一种可能的实现方式，在第二方面第三种可能的实现方式中，所述处理模块，具体用于：

若判断出所述第二报文的源MAC地址为所述本地MAC地址，则生成告警信息，以使用户根据所述告警信息，关闭所述端口，以断开所述端口下的二层环路。

根据第二方面、第二方面第一种至第三种任意一种可能的实现方式，在第二方面第四种可能的实现方式中，所述第一报文还包括：第一VLAN标识时，所述判断模块还用于判断所述第二报文的第二VLAN标识是否为所述第一VLAN标识；

则所述装置还包括：

故障处理模块，用于若所述判断模块判断出所述第二报文的第二VLAN标识为所述第一VLAN标识，则生成故障信息，并通知所述用户，以使所述用户根据所述故障信息，进行二层环路故障修复处理；其中，所述故障信息为确定为所述端口下的二层环路是在所述第一VLAN标识对应的VLAN下产生的二层环路。

第三方面，本发明实施例提供一种通信***，包括路由器以及所述路由器下连接的至少一个二层通信设备，其中，所述路由器包括第二方面、第二方面第一种至第四种可能的任意一种实现方式所述的二层环路检测装置。

本发明实施例，通过端口发送第一报文，快速判断是否存在二层环路，以检测在单归部署下用户配置错误或者组网中错误连接导致的环路问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中由于接口连线错误而造成的二层环路的示意图；

图2为现有技术中由于VLAN配置错误而造成的二层环路的示意图；

图3为现有技术中由于二层环路造成组播流量的“泛洪”的示意图；

图4为本发明二层环路检测方法一个实施例的流程图；

图5为本发明二层环路检测方法另一个实施例的流程图；

图6为本发明二层环路检测方法还一个实施例的流程图；

图7为本发明二层环路检测装置一个实施例的结构图；

图8为本发明二层环路检测装置另一个实施例的结构图；

图9为本发明二层环路检测通信***一个实施例的网络拓扑图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图4为本发明二层环路检测方法一个实施例的流程图，本方法的执行主体是二层环路检测装置，该装置可以置于通信设备中，比如交换机，路由器或者其他支持二层通信的设备，应用于二层网络通信***中。如图4所示，该方法具体包括：

步骤401、通过端口发送第一报文，该第一报文包括本地媒体访问控制（Media Access Control，简称MAC）地址。

在本实施例中，该第一报文为广播或者组播报文，例如可以是：地址解析协议（Address Resolution Protocol，简称ARP）、动态主机配置协议（DynamicHost Configuration Protocol，简称DHCP）、Internet组管理协议（Internet GroupManagement Protocol，简称IGMP）等非单播报文。

可选地，在本实施例中，为保证检测环路的及时性，该通过端口发送第一报文的具体实现方式为：

每隔预定时间，通过该端口发送该第一报文。

举例来说，设置10ms为一个定时周期，则每隔10ms就会发送第一报文，以保证在10ms内就能检测到二层环路，以避免发现二层环路不及时导致大量复制的报文存在。

另外，若在网络中，已经存在组播或者广播协议的网络场景，则还可以直接使用现有的非已知的单播协议报文作为第一报文进行检测，这样就避免了构造第一报文带来的处理开销。比如在动态ARP的场景中，就可以直接使用ARP协议报文作为第一报文进行检测。

步骤402、当通过该端口接收第二报文时，判断该第二报文的源MAC地址是否为该本地MAC地址。

本实施例中，为了提高判断效率，可以只判断与第一报文同类型的该第二报文的源MAC地址，比如在该端口发送的第一报文是组播报文，则只检测在该端口接收的第二报文为组播报文的源MAC是否为该本地MAC地址。

步骤403、若判断出该第二报文的源MAC地址为该本地MAC地址，则根据预设处理策略选择处理该端口下的二层环路。

在本实施例中，由于应用场景是二层网络，因此报文在转发时，源MAC的地址是不变的。若判断出该第一报文的源MAC地址为该本地MAC地址，则说明在端口发送的源报文又转发回到原设备上，表示该端口下连接的网络必然存在二层环路。断开该端口，则能屏蔽二层环路复制的大量报文，避免了二层环境影响正常报文的转发处理，从而保证了业务正常运行。

该根据预设处理策略选择处理该端口下的二层环路，可以包括检测出该端口下存在环路时，自动关闭该端口；或者，检测出该端口下存在环路时，生成告警信息，由管理员决定是否关闭该端口等其他处理方式。

进一步的，在本发明的另一个实施例中，在上述图4所示实施例的基础上，该方法还可以进一步包括：

若判断出该第二报文的源MAC地址为该本地MAC地址，则生成告警信息，以使用户根据该告警信息，关闭该端口，以断开该端口下的二层环路。

在本实施例中，用户还可以根据此告警信息，快速定位故障，对产生环路的故障进行排除。相较于现有技术中，检测二层环路使用的生成树协议（Spanning Tree Protocol，简称STP）/多生成树协议（Multiple Spanning TreeProtocol，简称MSTP）协议需要每个通信设备都需要支持和配置STP/MSTP协议，本发明实施例，只需要在单个通信设备上通过端口发送第一报文，不需要对其他通信设备做其他的配置，就能快速判断是否存在二层环路，以解决在单归部署下用户配置错误或者组网中错误连接导致的环路问题的问题。同时，相较于现有技术中，采用CP Car技术避免二层环路对Router CPU过高的冲击问题时而影响正常报文的转发，本发明实施例，通过将与存在环路连接的端口断开，以避免处理大量复制报文，有效的保护了CPU的处理，也避免了对正常报文的转发的影响。

图5为本发明二层环路检测方法另一个实施例的流程图，本实施例的应用场景是在配置VLAN的二层网络中，本方法的执行主体是二层环路检测装置，该装置可以置于通信设备中，比如交换机，路由器或者其他支持二层通信的设备，如图5所示，该方法具体包括：

步骤501、通过端口发送第一报文，该第一报文包括本地MAC地址和第一VLAN标识。

在本实施例中，由于二层网络中配置了VLAN，因此在发送的第一报文中携带有相应的VLAN标识。

步骤502、当通过该端口接收第二报文时，判断该第二报文的第二VLAN标识是否为该第一VLAN标识；若是，则执行步骤503；若否，则结束。

步骤503、判断该第二报文的源MAC地址是否为该本地MAC地址；若是，则执行步骤504；若否，则结束。

本步骤中，在判断顺序上，可以先判断该第二报文的第二VLAN标识是否为该第一VLAN标识，如果不是，则说明不是本VLAN标识内的报文，因此不需再进行后续的判断和处理，如果是，再进行判断该第二报文的源MAC地址是否为该本地MAC地址，如果是，则进行步骤504，如果不是，不再做后续的处理，并继续通过端口接收其他第二报文。

步骤504、生成故障信息，并通知该用户，以使该用户根据该故障信息，进行二层环路故障修复处理。其中，该故障信息为确定为该端口下的二层环路是在该第一VLAN标识对应的VLAN下产生的二层环路。

本发明实施例，通过在第一报文中增加VLAN标识，在端口接收报文时，增加对VLAN标识的判断，以实现在配置VLAN的二层网络中快速检测某个VLAN下是否存在环路，且进一步可以生成故障信息，以使该用户根据该故障信息，进行二层环路故障修复处理。

图6为本发明二层环路检测方法还一个实施例的流程图，在上述图3所示的应用场景上，以ARP请求（ARP Request）报文为例，假设将端口3和端口4之间的VLAN20错误的配置成VLAN10，详细解释说明具体的二层环路检测过程和方法。如图6所示，具体步骤如下：

步骤601、当路由器的端口6上需要转发IP报文时，需要查找ARP表确定出接口和二层封装信息，当不存在ARP表项时，在VALN10中发送ARP请求（广播报文）进行学习；

步骤602、二层交换设备A收到ARP请求后，根据二层转发规则，向端口1和端口4的VLAN10转发报文ARP请求；

步骤603、二层交换设备B从端口2收到ARP请求后，根据二层转发规则，向端口3的VLAN10转发报文ARP请求；

步骤604、二层交换设备A从端口4收到ARP请求后，根据二层转发规则，向端口1和端口5的VLAN10转发报文ARP请求；

步骤605、路由器从端口6收到ARP请求，检测该ARP请求的源MAC地址是否为本路由器的MAC地址（即上述所指的本地MAC地址），若是，则关闭该端口6，以断开该端口6下的二层环路。

在本实施例中，在二层转发中报文的源MAC地址本身不会变化，若该端口6下为二层环路，则此报文和ARP请求的源MAC完全相同，因此，其源MAC即本路由器的源MAC，从而检测到环路产生。

在本实施例中，通过上述实施例的步骤，路由器快速发现端口6下挂载的二层网络存在二层环路，则可以根据设置的策略，进行对端口6的关闭，或者产生告警信息后，快速的排查故障产生的原因。

图7为本发明二层环路检测装置一个实施例的结构图，该装置可以置于支持二层网络的通信设备中，如图7所示，该装置包括：发送模块71、判断模块72和处理模块73；其中，发送模块71用于通过端口发送第一报文，该第一报文包括MAC地址；判断模块72用于当通过该端口接收第一报文时，判断该第一报文的源MAC地址是否为该本地MAC地址；处理模块73，用于若判断出该第一报文的源MAC地址为该本地MAC地址，则根据预设处理策略选择处理该端口下的二层环路。

本实施例的装置，用于执行图4所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图8为本发明二层环路检测装置另一个实施例的结构图，该装置可以置于支持二层网络的通信设备中，该装置在图7所示的结构基础上，如图8所示，该发送模块71，具体用于：每隔预定时间，通过该端口发送该第一报文。该处理模块73，具体用于：若判断出该第一报文的源MAC地址为该本地MAC地址，则生成告警信息，以使用户根据该告警信息，关闭该端口，以断开该端口下的二层环路。

优选地，该发送模块71发送的该第一报文还包括：第一VLAN标识；

则该装置还包括：故障处理模块81，用于判断该第一报文的第二VLAN标识是否为该第一VLAN标识，若是，则生成故障信息，并通知该用户，以使该用户根据该故障信息，进行二层环路故障修复处理；其中，该故障信息为确定为该端口下的二层环路是在该第一VLAN标识对应的VLAN下产生的二层环路。

上述实施例可以用于执行上述任意方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图9为本发明二层环路检测通信***一个实施例的网络拓扑图，如图9所示，该通信***包括路由器91以及该路由器下连接的至少一个二层通信设备92，该路由器91可以采用如图7或图8所示的二层环路检测装置，其对应的可执行上述任意方法实施例所述的方法，实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种二层环路检测方法，其特征在于，包括：

通过端口发送第一报文，所述第一报文包括本地媒体访问控制MAC地址；

当通过所述端口接收第二报文时，判断所述第二报文的源MAC地址是否为所述本地MAC地址；

若判断出所述第二报文的源MAC地址为所述本地MAC地址，则根据预设处理策略选择处理所述端口下的二层环路。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过端口发送第一报文，包括：

每隔预定时间，通过所述端口发送所述第一报文。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一报文为广播或者组播报文。

4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述若判断出所述第二报文的源MAC地址为所述本地MAC地址，则根据预设处理策略选择处理，包括：

若判断出所述第二报文的源MAC地址为所述本地MAC地址，则生成告警信息，以使用户根据所述告警信息，关闭所述端口，以断开所述端口下的二层环路。

5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，还包括：所述第一报文还包括：第一VLAN标识；

则所述判断所述第二报文的源MAC地址是否为所述本地MAC地址，包括：

判断所述第二报文的第二VLAN标识是否为所述第一VLAN标识，若是，则判断所述第二报文的源MAC地址是否为所述本地MAC地址；

所述若判断出所述第二报文的源MAC地址为所述本地MAC地址之后，所述方法还包括：

生成故障信息，并通知所述用户，以使所述用户根据所述故障信息，进行二层环路故障修复处理；其中，所述故障信息为确定为所述端口下的二层环路是在所述第一VLAN标识对应的VLAN下产生的二层环路。

6.一种二层环路检测装置，其特征在于，包括：

收发模块，用于通过端口发送第一报文，所述第一报文包括本地媒体访问控制MAC地址；

判断模块，用于当所述收发模块通过所述端口接收第二报文时，判断所述第二报文的源MAC地址是否为所述本地MAC地址；

处理模块，用于若所述判断模块判断出所述第二报文的源MAC地址为所述本地MAC地址，则根据预设处理策略选择处理所述端口下的二层环路。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述收发模块具体用于每隔预定时间，通过所述端口发送所述第一报文。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述收发模块发送的所述第一报文为广播或者组播报文。

9.根据权利要求6-8任一所述的装置，其特征在于，所述处理模块，具体用于：

若判断出所述第二报文的源MAC地址为所述本地MAC地址，则生成告警信息，以使用户根据所述告警信息，关闭所述端口，以断开所述端口下的二层环路。

10.根据权利要求6-9任一所述的装置，其特征在于，所述第一报文还包括：第一VLAN标识时，所述判断模块还用于判断所述第二报文的第二VLAN标识是否为所述第一VLAN标识；

则所述装置还包括：

故障处理模块，用于若所述判断模块判断出所述第二报文的第二VLAN标识为所述第一VLAN标识，则生成故障信息，并通知所述用户，以使所述用户根据所述故障信息，进行二层环路故障修复处理；其中，所述故障信息为确定为所述端口下的二层环路是在所述第一VLAN标识对应的VLAN下产生的二层环路。

11.一种通信***，包括路由器以及所述路由器下连接的至少一个二层通信设备，其特征在于，所述路由器包括权利要求6-10任一所述的二层环路检测装置。

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