[发明专利]以太环网故障恢复方法、以太环网及交换设备

说明书

技术领域

本发明涉及网络通讯技术领域，尤指一种以太环网故障恢复方法、以太环网及交换设备。

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。以太网一般部署为环形拓扑的网络结构，如图1所示，每台设备(包括设备A、设备B、设备C、设备D)使用两个端口分别和两侧的相邻设备互连，形成包括一条闭合链路的环形拓扑网络。

使用以太网交换机构建的环形拓扑网络，称为以太环网。RFC3619称为以太网自动保护切换(Ethernet Automatic Protection switching，EAPs)协议，提出了一种以太环网的故障切换和恢复方案，其中定义了以太环网中的两种设备角色，主交换机(Master)和传输交换机。如图2所示的以太环网包括一个主交换机(Master)和三个传输交换机(B、C、D)。在以太环网的环路状态正常、完整的情况下，Master将一个端口阻塞，避免数据形成环路(数据环路是指数据在环路里面不断循环，也称广播风暴)；其中，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。而传输交换机，则没有区分，两个端口都可以转发数据。

当以太环网中某两个设备之间的链路出现故障，例如图3所示，以太环网中传输交换机D和C之间的链路出现断裂，按照EAPS协议，传输交换机D和C分别向Master发送一个故障(down)报文，告诉Master有链路出现断裂。

Master收到down报文后，如图4所示，将从端口打开，即设置为可以转发数据，刷新转发数据库(Forwarding Database，FDB)表，并发送刷新(flush)报文通知传输交换机刷新FDB表。此时的以太环网的拓扑状态变为如图4所示的Master的从端口可以转发数据的状态，即实现了前面所说的故障切换。

当故障链路恢复时，例如图5所示，传输交换机D和C间的链路从故障中恢复，按照EAPs协议，检测到故障消除的传输交换机C和D将与原故障链路连接的环上端口置于阻塞状态，阻塞所有数据报文通过，但仍允许控制报文转发。此外，在以太环网故障时，Master发送环网探测报文，由于阻塞的端口允许控制报文转发，因此，Master将在其从端口上接收到自己发送的环网探测报文，并能够获知以太环网已从故障中恢复。

当Master获知以太环网从故障中恢复之后，按照EAPs协议，将从端口重新置于阻塞状态，阻止所有的数据报文通过，刷新本节点上的FDB表，此时以太环网的状态如图6所示。此外，Master发送flush报文通知传输交换机将处于阻塞状态的端口置为正常状态和刷新FDB表，然后以太环网的拓扑结构又重新变回到如图2所示的状态，即实现了故障恢复。这种环网故障恢复之后，Master重新阻塞从端口，传输交换机将阻塞的端口恢复为正常状态的机制也被称为倒换机制。

当以太环网中多个链路发生故障且部分链路恢复时，会导致某些传输交换机本来应该能够与其它交换机进行通信，但却始终无法与其它交换机进行通信。例如：假设在图5所示的状态下，传输交换机B和C间的链路发生了故障，则Master无法接收到自己发送出去的探测报文，不会执行如图6所示的阻塞从端口，以及传输交换机C和D打开阻塞的端口的操作。则传输交换机C和D之间的链路将一直处于阻塞状态，导致传输交换机C始终无法和其它传输交换机进行通信。

为了解决以太环网故障检测、恢复的处理机制存在的上述问题，目前业界通常采用的解决方式为：当某个传输交换机检测到自身有端口故障时，若此前所记录的以太环网状态不是故障状态，则首先记录以太环网的状态为故障状态；然后，查看自身非故障端口是否处于阻塞状态，若是的话，则将自身的非故障端口恢复正常；然后，通过非故障端口周期性发送down报文，并刷新FDB表。其它交换机(包括其他的传输交换机和Master)在接收到down报文后，如果此前所记录的以太环网状态不是故障状态，则首先记录以太环网的状态为故障状态；然后，将所有处于阻塞状态的端口恢复为正常状态，并刷新FDB表。当所有故障链路均恢复正常时，Master执行完如图6所示的切换阻塞端口的操作，Master记录以太环网的状态为正常状态，传输交换机接收到flush报文后，也记录以太环网的状态为正常状态。