[发明专利]用于网络中的故障处理的方法和配置

说明书

技术领域

本发明涉及树形结构网络中的故障处理。

背景技术

用于交换信息的网络，诸如以太网，包括通过链路互联的节点。在网络中的一对端节点之间建立的连接可能会突然发生故障。已开发出这样的方法，即首先检测发生故障的连接，然后恢复所述连接。

″生成树协议″(STP)是第一种用于以太网的恢复方法，其主要被开发用来避免环路，从而避免广播消息的循环。通过激活未使用链路，STP还提供路径冗余。在链路故障的情况下，则激活先前的备用链路，以联系分开的网络段。生成树的构建以从众多网桥中选择根网桥开始。剩余的网桥计算到根网桥的最短距离。提供这种到根网桥的最短路径的端口便为根端口。网桥通过桥协议数据单元(BPDU)消息交换生成树控制信息。STP主要的缺点是其较慢的收敛性。其故障恢复时间(failover time)为十秒级别，一般约为30秒到60秒，并取决于网络设备的数量。STP的另一缺点在于很难对其进行控制。这就是说，可以配置第一棵树，但是故障后形成的树是不可预测的。

″快速生成树协议″(RSTP)是以太网恢复协议(Ethernet resiliencyprotocol)发展的下一阶段。它保留了与STP相同的术语和大部分的参数。与STP的最重要差异在于，在这种协议中，端口可能的运行状态的数量从五个状态减少到三个状态。此外，端口中的消息处理并不取决于其在生成树中所承担的任务。BPDU保持相同的格式，在其中只引入很少的变化，即使用了标志字节的所有比特。STP的缺点之一就是，非根网桥只有在BPDU到达它们的根端口时才产生BPDU。与此相反，在RSTP中，每个网桥在预定的时间间隔(例如每隔2秒)内产生所谓的问候BPDU(hello BPDU)。此外，还将更快的老化应用于协议信息，即如果在三个连续的问候周期内未接收到问候，则协议信息立即失效。从而，将BPDU用作网桥之间的保持有效机制(keep-alive mechanism)，这使得恢复更为快速。RSTP的收敛时间被减少到秒级，因此还不能将其应用于电信级网络。

EtheReal也是一种旨在提供生成树快速重构和故障检测的协议。EtheReal的故障检测机制使用相邻节点之间的周期性问候消息，以指示消息源是有效的。如果连续几个问候消息未到达，则假定连接已断开，并开始构建新的生成树。在EtheReal中，所有通过发生故障的链路的连接被终止，并在重建新的生成树后被重新建立。EtheReal的主要缺点在于，标准的以太网交换机并不支持该协议，而为了正常运行，所有的网络节点均必须通晓EtheReal。此外，它也不如使用预先计算的生成树的结构快速。

故障检测也能够基于新近开发的″双向转发检测″(BFD)协议。最初，BFD被开发用于检查相邻节点之间的连通性，然后，它被扩展为″用于多跳路径的BFD″协议。然而，BFD还未被开发用于以太网。此外，需要在网络的各边缘节点之间运行点对点BFD来检测所有可能的链路故障，这会使得网络过度负载。

随着虚拟局域网(VLAN)的越来越广泛的使用，现有的标准存在不足这一点变得日益明显，因为同一STP实例不适用于所有VLAN。因此，IEEE开发了″多生成树协议(Multiple Spanning TreeProtocol)″(MSTP)。MSTP融合了RSTP和VLAN的最佳特征。

由MSTP引入的主要改进在于，可以将若干VLAN指定给单个生成树实例。如果存在多于一个实例，则这些实例相互独立。生成树实例的最大数目取决于以太网交换机：其甚至可以达到上千个实例。因此，MSTP减少了支持大量VLAN所需的生成树实例数目。此外，通过提供多条路径，还能由MSTP实现负载均衡。除此之外，还可以将以太网划分为各个区域，这就使得，通过减小生成树的大小，大网络变得更易于处理。因此，相比于其先辈，MSTP在扩充性方面更佳，但是其收敛性却并不比RSTP更好。