[发明专利]一种以太环网三层路由转发快速切换的方法

说明书

技术领域

本发明涉及以太环网的故障切换保护技术，特别涉及一种支持三层路由业务的以太环网快速切换的方法。

背景技术

以太环网作为一种应用于宽带城域网的以太网技术，目前得到了越来越广泛的应用，它解决了传统的基于以太网的城域系统保护能力弱、延迟大以及故障恢复时间长等问题；以太环网还能够提供50ms级的快速保护特性、提高了服务质量和网络的可靠性，又因其兼容传统的以太网协议，因此成为城域宽带接入汇聚层网络的一种重要的技术选择。

现有的以太环网模式下，以太环网内承载的业务一般是二层业务，二层业务是指开放系统互连(OSI)参考模型的数据链路层业务。二层业务依靠快速的本地刷新转发数据库(FLUSH-FDB，FLUSH Forwarding DataBase)特性和广播特性，能够为以太环网提供50ms内的快速切换以及业务不丢包的网络传输性能。但如果以太环网内承载的是三层路由或称三层转发业务，则数据报文的转发需要通过地址解析协议(ARP，Address Resolution Protocol)信息查找下一跳路由，而ARP信息的获取需要通过本地接口向对端直连接口发ARP请求，或对端直连接口发送ARP宣告，或有对端的数据流时才能建立起ARP信息。这样，在环网链路切换的情况下，三层路由的下一跳地址需要通过ARP解析才能建立，因而ARP的解析时间成为链路切换的瓶颈，导致以太环网内的三层路由业务达不到50ms级的收敛切换速度。所述三层路由业务是指经过OSI参考模型的网络层路由交换的业务，三层交换机能够较好地满足二层业务和三层业务的需求。

图1为现有以太环网三层路由业务转发过程示意图，如图1所示，该以太环网起始和终止于汇聚层交换机的环网端口，该以太环网中有5台环网接入设备，称之为节点S1-节点S5；其中S1为以太环网的主节点，主节点与以太环网有两个接口，分别称为主端口和从端口。环网在没有发生链路中断以及设备故障时的正常工作状态下，以太环网上的用户业务数据流沿着主端口到接入环网设备再到从端口的方向传送；也可将组播数据流以相反的方向在以太环网内传送。

当环网主节点S1的从端口阻塞时，节点S4的三层路由业务自三层接口a通过节点S3再向节点S2的三层接口b转发。

图2、图3、图4为现有以太环网链路故障后三层路由业务重新恢复转发的过程：

图2为现有以太环网链路故障三层路由业务中断示意图，如图2所示，节点S2和节点S3之间链路发生故障，三层路由业务此时无法转发。

图3为现有以太环网链路故障时ARP解析的过程示意图，如图3所示，以太环网协议能够在50ms内进行快速收敛切换，打开节点S1的从端口，但是节点S4的三层接口a到节点S2的三层接口b的下一跳信息却没有随之变化、或者下一跳信息已丢失，此时，数据流仍然按照S4-S3-S2方向转发或者直接在节点S4丢弃，三层路由业务中断，节点S4的三层路由业务转发失败。此时节点S4的三层接口a将沿S4-S5-S1-S2的方向向S2重新发送ARP请求，以获取下一跳地址信息，当节点S2收到ARP请求后即返回响应请求。

图4为现有以太环网链路故障后建立下一跳信息的过程示意图，如图4所示，节点S4收到节点S2返回的响应，请求建立下一跳信息，此时三层路由业务由S4-S5-S1-S2方向转发至节点S2的三层接口b，即三层路由业务恢复正常转发。

在上述链路故障恢复的过程中，以太环网协议已经在50ms内恢复，但是节点S4的三层路由业务的下一跳信息的重新建立，必须依靠ARP解析才能完成，ARP解析过程所花费的时间在秒级范围，这远远超过了环网本身50ms的控制级，因此不能保证三层路由业务的可靠性和服务质量。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种以太环网中三层路由转发快速切换的方法，以提高以太环网的三层路由业务的实时性和可靠性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种以太环网三层路由转发快速切换的方法，该方法包括：

a、为每个环网节点的端口设置行为标识符，并设定行为标识符的存活时间；

b、系统监视以太环网的网络状态，若链路发生故障或链路处于恢复状态，则执行步骤c；否则，网络保持正常运行状态；

c、启用环网内所有节点的行为标识符，并对行为标识符的存活时间进行计时，环网节点发送ARP信息请求重建下一跳路由；

d、发送ARP请求信息的环网节点收到目的节点的响应信息后，完成下一跳路由的重建，直到行为标识符超出存活时间后使其失效，结束本次切换过程。