[发明专利]链路切换方法及装置、数据传输方法及装置、网络设备

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信系统，具体地，涉及一种链路切换方法及装置、数据传输方法及装置、网络设备。

背景技术

网络设备通过解析和学习以太网帧的源媒体访问控制(MAC，Media Access Control)地址、虚拟局域网(VLAN，Virtual Local Area Network)标识(ID，Identity)信息来维护MAC地址与端口的对应关系，这种保存MAC、VLAN ID与端口对应关系的表称为地址转发表即MAC表，设备通过以太网数据帧的目的MAC、VLAN ID来查找MAC表决定数据帧向哪个端口转发，基本流程如下：

步骤一、二层交换机收到以太网数据帧，将该数据帧的源MAC、VLAN ID与接收端口的对应关系写入MAC表，作为以后的二层转发依据；

步骤二、如果MAC表中已有相同表项，那么就刷新该表项的老化时间；MAC表表项采取一定的老化更新机制，老化时间内未得到刷新的表项将被删除掉；

步骤三、根据以太网数据帧的目的MAC、VLAN ID去查找MAC表，如果没有找到匹配表项，那么向所有端口转发(接收端口除外)；如果目的MAC是广播地址，那么向所有端口转发(接收端口除外)；如果能够找到匹配表项，则向表项所示的对应端口转发，但是如果表项所示端口与收到以太网帧的端口相同，则丢弃该帧。

从上述流程可以看出，网络设备通过维护MAC表以及根据目的MAC查表转发，有效地利用了网络带宽，改善了网络性能。

以太网环形链路为以太网交换或者多协议标签交换(MPLS，Multi-Protocol Label Switching)提供了除工作链路外的备份链路，当工作链路出现故障后，备份链路将替代原有的工作链路，从而保证业务流转发正常。

以太网环形保护交换的工作原理如图1所示：

在图1中，A，B，C，D四个节点为网络设备，其中A，B，C，D四个节点下面都连接着大量的服务器和用户，为了便于说明，我们只列出了PC1与PC2这两个用户设备，PC1连接至D的端口3，PC1的地址信息中包括MAC1、VLAN10，PC2连接至设备D的端口3，PC2的地址信息中包括MAC2、VLAN10。在图1中，W表示工作链路，P表示备份链路。

从图1中可以看出，四个网络设备构成了环路，节点A的端口2、节点D的端口2之间的链路为工作链路，节点B的端口2、节点C的端口2之间的链路为工作链路，设备A的端口1、B的端口1之间的链路为工作链路，设备C的端口1、D的端口1间的链路为备份链路，节点设备C、D的端口1均被设置为阻塞状态，即不允许转发报文。通过地址学习，在设备D上，会学习到PC2的地址信息为MAC2+PORT2+VLAN10。在设备C上学习到PC1的地址信息为MAC1+PORT2+VLAN10。

在设备运行过程中，协议会测试链路连通性，如：周期性的发送议报文以确认链路状态。假设，节点A，B之间的链路由于光纤问题导致链路断开，如图2所示。

链路检测协议发现在一定周期内的检测报文都丢失、确定A、B间链路断开，就向周边节点通告链路状态变化信息。这样，C与D之间的备份链路将启用为工作链路，而A，B间的链路将变成备份链路，如图2所示。

在链路切换过程中，会存在地址表转发错误，导致报文被丢弃的问题。因为在设备D上存储的PC2的地址信息为MAC2+PORT2+VLAN10。在设备C上存在PC1的地址信息为MAC1+PORT2+VLAN10。这样，在设备C，D上的地址表老化前，从PC1发往PC2的报文通过地址表查到PC2的出口为设备D的PORT2，从PC2发往PC1的报文通过地址表查到PC1的出口为设备C的PORT2。而从PORT2发出的报文将由于无法通过设备A，B间的链路、从而被丢弃掉。这样就导致链路切换后，需要经过一段时间(老化时间通常为3分钟)，PC1与PC2之间才能互通。

目前已经有许多技术解决了这一问题，通过MAC FLUSH方式，在链路状态切换时，需要把设备上的对应地址清除，然后重新学习地址。采用这种方式就可以避免需要等待老化时间后，报文才可以正常转发。