[发明专利]在多个环形拓扑间实现稳定通信的方法、系统及拓扑结构

说明书

【技术领域】

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种在多个环形拓扑之间实现稳定通信的方法及系统。本发明还涉及一种采用该方法构建的复杂拓扑结构。

【背景技术】

随着以太网技术的迅速发展及其在商用领域的应用日渐广泛，越来越多的工业控制设备也逐渐使用以太网并采用TCP/IP协议作为主要的通信标准。虽然应用于工业控制领域的以太网标准与商用以太网相同，但在工业控制领域，还需要网络能在比较恶劣的工作环境下稳定地工作。因此，用来连接工业设备的网络产品需要经过特别设计，才能提供工业级的可靠性，以满足长期连续运行的需求。另外，在工业控制领域，所需连接的设备分布较分散，单个地方连接设备少，因此需要实现光纤冗余环路功能。

STP协议解决了冗余环路问题。但是它还是有缺点的，STP协议的缺陷主要表现在收敛速度上。当拓扑发生变化，新的配置消息要经过一定的时延才能传播到整个网络，这个时延称为Forward Delay，协议默认值是15秒。在所有网桥收到这个变化的消息之前，若旧拓扑结构中处于转发的端口还没有发现自己应该在新的拓扑中停止转发，则可能存在临时环路。为了解决临时环路的问题，生成树使用了一种定时器策略，即在端口从阻塞状态到转发状态中间加上一个只学习MAC地址但不参与转发的中间状态，两次状态切换的时间长度都是Forward Delay，这样就可以保证在拓扑变化的时候不会产生临时环路。但是，这个看似良好的解决方案实际上带来的却是至少两倍ForwardDelay的收敛时间！

申请号为“201010107799.6”的中国发明专利申请文件提出了一种环形拓扑，可以实现快速收敛，但是单个的环形拓扑结构比较简单，不能构建复杂拓扑，虽然RSTP能构建复杂拓扑，但是收敛时间满足不了一些应用。因此，有必要提供一种方法，该方法既能实现复杂拓扑也能满足快速收敛。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题在于，提供一种在多个环形拓扑之间实现稳定通信的方法，该方法既能实现复杂拓扑也能满足快速收敛。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种在多个环形拓扑之间实现稳定通信的方法，包括以下步骤：

步骤S1，建立双链路：在两个需要通信的环形拓扑之间提供两条连接链路，其中一条链路为主链路，另一条链路为备份链路，每一条链路的两端分别连接两个环形拓扑中的一个节点；

步骤S2，备份式通信：当所述主链路正常连接时，两个环形拓扑通过主链路传递通信数据，此时备份链路被阻塞；当主链路断开连接时，备份链路被打开，两个环形拓扑通过备份链路传递通信数据；当主链路恢复连接时，备份链路即被阻塞，两个环形拓扑再次通过主链路传递通信数据；当备份链路断开连接或恢复连接时，两个环形拓扑仍通过主链路传递通信数据。

作为优选方案，所述当主链路断开连接时，备份链路被打开，两个环形拓扑通过备份链路传递通信数据的步骤具体为：

当主链路断开连接时，与所述主链路连接的两个节点分别通过各自的端口，在各自所在的环形拓扑中发送通知消息GHR_FLAGS_YOUWORK，与备份链路连接的两个节点收到该通知消息GHR_FLAGS_YOUWORK时，立即将各自与备份链路相连的端口设置为转发状态，同时两个环形拓扑中曾参与转发该通知消息GHR_FLAGS_YOUWORK的节点刷新自身的MAC表，从而备份链路被打开，两个环形拓扑通过备份链路传递通信数据。

作为优选方案，所述当主链路恢复连接时，备份链路即被阻塞，两个环形拓扑再次通过主链路传递通信数据的步骤具体为：

当主链路恢复连接时，与所述主链路连接的两个节点分别通过各自的端口，在各自所在的环形拓扑中发送通知消息GHR_FLAGS_MEWORK，与备份链路连接的两个节点收到该GHR_FLAGS_MEWORK通知消息时，立即将各自与备份链路相连的端口设置为阻塞状态，同时回应GHR_FLAGS_YOUWORK通知消息，与所述主链路连接的两个节点收到回应的通知消息GHR_FLAGS_YOUWORK时，立即将各自与主链路相连的端口设置为转发状态，同时两个环形拓扑中曾参与转发通知消息的节点刷新自身的MAC表，从而备份链路即被阻塞，两个环形拓扑再次通过主链路传递通信数据。

作为优选方案，所述当备份链路断开连接或恢复连接时，两个环形拓扑仍通过主链路传递通信数据的步骤具体为：