[发明专利]以太网故障检测及收敛的方法和节点设备

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种以太网故障检测及收敛的方法和节点设备。

背景技术

现有技术中，在以太网中主要通过以下三种协议来进行链路故障检测以及网络收敛：

1)STP(Spanning Tree Protocol，生成树协议)协议和RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议)协议主要用于解决以太网中的广播环路问题。参见图1，STP的原理是首先在网络中选举出根节点(根桥)，并且通过网络节点(桥或交换机)间互发BPDU(BridgeProtocol Data Uni，桥协议数据单元)报文交换信息，在各节点上以根节点为中心通过STA(Spanning TreeAlgorithm，生成树算法)进行剪枝，阻断冗余链路，从而消除网络中可能的环路。STP收敛之后，从根节点到其它节点的路径形成树状结构。当网络中的活动路径出现故障之后(如物理链路不通)，网络会通过STP协议进行重新计算，激活冗余备份链路恢复网络的连通性，从而实现网络的故障自愈(即保护切换)。

STP协议重新收敛的时间较长，一般是在分钟级别，难以满足实际应用的需要，由此产生了RSTP协议。RSTP协议的基本原理与STP协议相同，但是通过对STP协议进行优化和改进(主要是改变了端口状态的转换方式，可以加快收敛速度)，使网络收敛的时间达到了秒级。

MSTP(Multiple Spanning Tree Protocol，)协议与STP/RSTP协议的基本原理是类似的，它主要是实现了对VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)的支持。

2)EAPS(Ethernet Automatic Protection Switching，以太网自动保护切换)由ExtremeNetworks提出，EAPS可以实现以太环网的故障自愈。参见图2，在以太环网中配置一个节点为主节点，其它节点为传输节点，主节点与环网相连的两个节点分别配置为主端口和副端口。正常情况下，副端口被阻塞以避免环路，数据报文通过主端口传送到其它节点；当链路发生故障时，故障点通过EAPS协议报文通知主节点，主节点打开副端口，此时数据报文通过副端口传送到其它节点，保证了环网各节点的可达性。EAPS协议的收敛速度比RSTP协议快，但EAPS只支持环网，不能支持任意拓扑的组网。

3)RRPP(Rapid Ring Protection Protocol，快速环保护协议)协议是对EAPS协议的扩展，它的收敛时间比EAPS协议更短，并且支持更为丰富的网络拓扑。RRPP协议除了支持单环结构外，还支持一个汇聚环带多个接入环。参见图3，为RRPP协议在一个主环带两个双归子环中的应用场景：在RRPP域中分别配置一个主环和两个子环，主环中配置主节点和传输节点，其中与两个子环相交的节点分别配置为边缘节点和辅助边缘节点；子环中分别配置子环的主节点和传输节点；主环和子环的主节点与环相接的两个端口分别配置为主端口和副端口。正常情况下，主环和子环的副端口都被阻塞，以避免网络中形成环路，主节点的主端口向其副端口发送连通性检测报文，以检测连通性。当网络中出现故障时，故障处的节点通过RRPP协议报文通知主节点，主节点打开阻塞的副端口，并且发消息通知其它节点刷新相关的转发表项，从而实现保护倒换。

上述STP(RSTP)/EAPS/RRPP等协议都可以用于防止二层网络出现环路，主要通过协议的Hello消息机制或者直接感知端口UP/DOWN事件来触发协议的重新收敛，存在的问题是收敛时间较慢。

现有技术中，还有可以通过以太网OAM(Operations，Administration and Maintenance，操作维护和管理)进行链路故障检测，以太网OAM包括IEEE 802.3ah、802.1ag和ITU-T Y.1731等协议，OAM不仅可以实现点到点链路(两节点设备间为直连链路)的故障检测，还可以支持端到端(两节点设备间跨多个节点)的故障检测。点到点的OAM在运行时两节点之间不能跨其它节点，主要实现以太网物理链路的操作、维护和管理；端到端的OAM属于业务级的以太网OAM功能，运行OAM的链路两节点之间可以跨越多个节点。

参见图4，CE(Client Edge，用户边缘)设备与PE(Provider Edge，提供者边缘)设备之间为直连链路，可以在CE与PE之间进行链路故障检测，在PE设备内部(运营商网络)进行链路连通性检测，此外在CE与CE之间也可以进行端到端的连通性检测。