[发明专利]一种以太环网链路恢复检测方法及以太环网主交换机

说明书

技术领域

本发明涉及以太网技术，特别涉及一种提高以太环网健壮性的方法，具体地，涉及一种以太环网链路恢复检测方法及以太环网主交换机。

背景技术

随着以太网技术的飞速发展以及应用的不断提升，采用性价比极高的以太网技术来构建大型的企业网、城域网已经成为一个不可阻挡的趋势。在这类规模大、业务多的网络环境里面，绝大部分都是部署环形拓扑，如图1所示，环形拓扑的特征就是每台设备使用两个端口和相邻设备互连，形成一条闭合链路。

如果使用以太网交换机来构建这种环形拓扑，我们就将其称为以太环网。在一个以太环网里面，最关键的两个功能就是冗余和故障恢复。

所谓冗余是指在环路完整的时候，必须有个端口阻塞数据转发，以避免数据在环路里面不断循环，形成所谓的广播风暴。

如图2所示，交换机A把和交换机B互连的端口给阻塞住，图中的圆圈表示阻塞，这样图2中交换机A和交换机B之间的链路10就无法转发数据，于是这个以太环网就不会形成广播风暴，而链路10此时被称为备份链路，也就是说正常情况下，该链路10是不做数据转发的，而除此以外的其它链路都是可以转发数据的，被称为工作链路，比如图2中交换机A到交换机D间的链路就是工作链路。这就是以太环网冗余的含义。

所谓的故障恢复是指某条工作链路故障之后，数据转发可以从其它链路进行转发。

如图3所示，当交换机D和交换机C间的工作链路出现故障后，交换机D和C间的通讯将中断(因为图2中交换机A到B的端口是阻塞的，于是交换机D、C间直连链路故障后，交换机D、C将无法通信)，也就是出现了通信故障。此时可以将交换机A和B间的阻塞端口设置为可转发数据的状态，于是图2中的备份链路就变成了图3中的工作链路了，交换机D和C间的通信将通过交换机A、B来进行中转。这种情况我们将其称为故障恢复。当然了如果交换机A和B间的链路也出现故障，交换机D和C就将一直无法通信，这也是因为以太环网只有一条备份链路而导致的不足，因此本发明里面，我们提到的故障都是指一个环里面只有一条链路出现故障。

rfc3619定义了一种用于实现以太环网的技术，称为以太网自动保护切换(EAPs，Ethernet Automatic Protection switching)，它同样涵盖了上面我们讲到冗余和故障恢复功能。EAPs技术被很多业界厂商支持，使用广泛。它的原理大致如下：

如图4所示，EAPs环定义了两种设备角色，Master(主交换机)和传输交换机。如图4所示在一个环路完整的情况下，Master负责将一个端口阻塞，避免数据形成环路。这里被阻塞的端口称为从端口，另外一个可转发数据的端口叫主端口。而对于传输交换机来说，则没有区分，都可以转发数据。在此需要说明的是，对于所有的交换机来说，阻塞仅仅表示无法转发，转发的意思是从一个端口到另一个端口，但是阻塞的端口无法阻挡来自本设备发出的报文，也无法阻挡来自其他设备发给本设备的报文，但可以阻挡需要经过本设备的报文。图4中的箭头表示了EAPs环完整时数据传输的情况，可以看到，Master的从端口到交换机B的链路100是无法转发数据的。

如图5所示，当环中某条链路出现故障，比如交换机D和C间链路出现断裂，则交换机D和C分别向Master发送一个链路断裂(down)消息，告诉Master有链路出现断裂。

如图6所示，Master收到down消息后，直接将从端口设置为可以转发数据，此时的EAPs环的拓扑变成图6所示的样子。图6中的箭头表示了新拓扑下数据传输的方向。

如图7所示，当交换机D和C间的链路再次恢复时，两台设备必须先阻塞各自刚刚恢复的端口，同时向Master发送链路恢复(up)消息，告诉master链路恢复了。必须先阻塞刚恢复的端口的原因是此时master的从端口是可以转发数据的，如果交换机D和C不阻塞的话，就会形成数据环路。

Master收到up消息后需要再次将从端口阻塞，同时分别向交换机C和D发送一个释放临时阻塞端口的指令(flush消息)，这个flush消息是用于告诉交换机D和C：Master已经阻塞从端口了，可以将之前阻塞的端口恢复了。交换机D和C就可以放心的将图8中交换机D和C间的链路两端的两个端口设置为可转发数据，于是拓扑又恢复成图4的样子。