[发明专利]一种基于PRP的跨三层交换并行冗余方法

说明书

本发明公开了一种基于PRP的跨三层交换并行冗余方法，网络A中的PRP节点通过第一网卡A、第二网卡B学习到三层交换机C1、三层交换机C2的物理MAC地址；PRP节点在冗余控制字段中保存发端MAC地址和报文序列号，PRP节点将新报文的目地MAC地址更新为与三层交换机C1、三层交换机C2一致，网络B中的PRP节点将发端MAC地址和序列号相同的一个新报文丢弃，另一个新报文被接收正常处理。本发明提供的一种基于PRP的跨三层交换并行冗余方法，实现跨不同网络的并行冗余，从而支持更多的组网结构和方式，给实际应用提供更大的灵活性。

技术领域

本发明涉及一种基于PRP的跨三层交换并行冗余方法，属于计算机网络技术领域。

背景技术

目前，电力调度自动化主站系统除前端采集使用双网结构外，其核心平台系统采用常见的多机热备、网卡绑定加交换机互备来保证网络可靠性。但系统网络故障并不总是孤立的，互备交换机常采用相同的软硬件配置，某些硬件家族问题或软件故障可能导致互备的交换机集体失效，造成系统网络瘫痪。

国际电工标准委员会IEC SC65委员会第15工作组针对如何建设高度有效的自动化网络，对网络冗余做出了专门的规定，其中IEC62439-3规定的PRP（并行冗余协议）从理论上实现了零自愈时间和零丢包率的无缝切换效果，为调度自动化系统构造高可靠双网拓扑冗余提供了解决方案。

PRP并行冗余依赖于并列运行的两个网络结构，在数据链路层引入冗余机制，每一份报文在数据链路层被复制和附加冗余控制字段后发送到两个独立并行的网络，接收端在数据链路层根据报文中的源MAC地址和冗余控制字段中的序列号进行去重，将去重后的一份报文上传到协议层进行处理。当一路网络出现故障时无需进行切换，可以实现零故障恢复时间，极大地提高了自动化网络的通信质量。

PRP在局域网范围内能够工作得很好，但是调度自动化主站系统出于安全考虑，服务器和调度员工作站常处于不同网段，需要跨三层交换机进行网络通信。如果通信节点需要经过三层交换机跨越不同的网络时，PRP就会出现如下两个问题：1、网络报文经过三层交换机时，交换机会将报文中的源MAC地址修改为交换机的MAC地址，这样PRP基于报文源MAC地址和序列号的去重算法就会失效。2、PRP通信节点通过两个网卡连到两个并行的三层交换机组成的网络，由于三层交换机不支持修改物理MAC地址，两个三层交换机会有两个不同的MAC地址，在这种PRP通信模型之下，两个三层交换机共享一个IP地址，但有两个MAC地址，而操作系统的ARP协议只能支持IP地址到MAC地址的1对1解析。从而导致操作系统协议层在发送数据时只能通过网关IP解析到其中一个三层交换机的MAC地址，这样只能有一路数据能够正确地经由三层交换机转发到接收端。从而失去了冗余的功能。

本方法解决的是网络通信领域通用的并行冗余问题，并不局限于调度自动化主站系统通信应用。凡是对网络通信有最高可靠和可用性要求的应用场景都可以应用本方法。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的PRP报文经过三层交换机时源MAC地址被替换导致无法进行去重的问题和双网中的两个三层交换机MAC地址不一样导致PRP无法实现冗余的功能的不足，本发明提供一种基于PRP的跨三层交换并行冗余方法，在IEC62439-3规定的PRP（并行冗余协议）基础上，进行了三层扩充，为如调度自动化主站系统为例的核心平台构造独立的双网结构，同时提供跨网段的访问方式。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于PRP的跨三层交换并行冗余方法，包括如下步骤：