三層乙太網環的缺陷感知及路由條目刷新方法
2023-10-20 07:49:32
三層乙太網環的缺陷感知及路由條目刷新方法
【專利摘要】本發明公開了一種三層乙太網環的缺陷感知及路由條目刷新方法，以東發西收的順序形成各節點拓撲地址列表；各節點分別構造三層探測報文，周而復始由各節點進行三層轉發；根據設定時間內是否收到三層探測報文感知故障；超時後，各節點分別向各節點發送探傷檢測報文，收到探傷檢測報文的節點進行應答，然後以本節點為起點根據應答的情況推算出具體的故障位置；將SPF源節點地址信息引入IGP協議生成的路由表的路由轉發條目，並僅對產生影響的路由條目進行刷新。本發明，與環上具體節點和路由條目無關，在不需明確流量接入的情況下，實現了三層環網任意節點故障的快速感知和倒換，無需做全鏈路冗餘保護配置，可有效減少三層環網保護倒換配置複雜度。
【專利說明】三層乙太網環的缺陷感知及路由條目刷新方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及乙太網環保護，具體涉及三層乙太網環的缺陷感知及路由條目刷新方 法。
【背景技術】
[0002] 乙太網環保護（ERP)可以向運營商提供類似於SDH的環保護功能，並且仍然保留 乙太網的高性價比的特點。目前，業界針對乙太網環保護已經有一些較好的解決方案，例如 鏈路級的RPR環、二層環RRPP保護、傳輸領域的Wrapping和Steering等單環保護手段。但 是，上述相關環保護方案都有其適用的場景，例如只針對特定物理鏈路，或只能解決二層保 護，或需要依賴靜態標籤部署實現等，還沒有較好的整體解決全IP三層環網的路由協議快 速收斂及倒換的解決方案，原因在於：
[0003] (1)全IP三層環網一般採用IGP路由協議維護環上路由信息指導流量轉發，其上 承載的VPN及隧道等MPLS業務在某些場景下，需要依賴IGP的快速收斂實現LDP、LSP快速 切換進而觸發業務快速恢復；
[0004] (2)環上站點較多，同時環上三層流量的入口可能不確定，無法或很難針對環上每 個站的各業務部署端到端的FRR等冗餘機制，此時僅靠 IGP收斂會導致業務切換較慢降低 三層環承載流量的可靠性。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是如何實現全IP三層環網的路由協議快速收斂及倒 換的問題。
[0006] 為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是提供一種三層乙太網環的缺 陷感知及路由條目刷新方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟A10、將環拓撲上各節點的節點地址信息以東發西收的順序形成拓撲地址列 表，並在環拓撲各節點的東向設置一個東向接入接口，西向設置一個西向接入接口；
[0008] 步驟A20、在環拓撲的各節點上分別構造三層探測報文，三層探測報文從始發節點 開始通過東向接入接口發送，依次由環上各節點進行三層探測報文轉發，最後從起始節點 的西向接入接口回到起始節點，並周而復始沿環轉發；
[0009] 步驟A30、在環拓撲上各節點設置超時定時器，當發送探測報文時啟動超時定時 器，並根據是否在設定的超時時間內收到節點自身始發的三層探測報文感知故障；
[0010] 步驟A40、以沿環拓撲各節點為始發節點分別從其東向和西向接入接口同時沿環 向各節點發送探傷檢測報文，各節點收到探傷檢測報文後進行應答，然後根據各始發節點 收到應答的情況，進行故障定位；
[0011] 步驟A50、將SPF源節點地址信息引入IGP協議生成的路由表的路由轉發條目，根 據流量從上環到下環的轉發節點的列表信息和環上節點的故障位置信息，刷新受該故障影 響的路由條目，完成路由倒換。
[0012] 在上述方法中，將步驟A10中各節點的東向設設置一個東向接入接口，西向設置 一個西向接入接口綁定為一個環接入接口對，並設置對應的地址信息；
[0013] 其中，東向接入接口用於網絡正常時發送探測報文或網絡故障時發送探傷檢測報 文；西向接入接口用於網絡故障時發送探傷檢測報文。
[0014] 在上述方法中，在步驟A20中，所述三層探測報文的目的地址是與相應節點東向 接入接口直連接的下一跳地址；環拓撲上一個節點從其西向接入接口收到三層探測報文 後，修改所述三層探測報文目的地址為與該節點東向接入接口直連接的下一跳地址，繼續 做三層沿環自主轉發。
[0015] 在上述方法中，在步驟A20中，各節點針對所述三層探測報文不做TTL值依跳自減 的操作。
[0016] 在上述方法中，在步驟A30中，當環拓撲中各節點通過其西向接入接口收到本節 點始發的三層探測報文沒有超時時，定時器重置；否則該始發節點觸發超時定時器超時，以 感知故障；
[0017] 並且各節點通過在三層探測報文中攜帶源節點地址信息來識別是否是由本節點 始發。
[0018] 在上述方法中，在步驟A40中故障的定位包括以下步驟：
[0019] 步驟A41、當始發節點觸發超時後，從該節點東向及西向向環路拓撲直連節點同時 發送探傷檢測報文；
[0020] 步驟A42、環拓撲上的各節點接收到探傷檢測報文後立即回應探傷回聲報文，並同 時將該探傷檢測報文沿環路徑發送給相鄰的下一跳設備；
[0021] 步驟A43、始發節點根據收到的東西兩向探傷回聲報文，推算得出故障位置及所述 故障是鏈路故障還是節點故障。
[0022] 在上述方法中，環拓撲上各節點需要依據初始建立的環拓撲地址列表信息對所述 探傷檢測報文進行發送。
[0023] 在上述方法中，在步驟A50中，沒有受所述故障影響的路由條目不需要刷新。
[0024] 傳統端到端保護方式一般需要明確接入點，在指定的兩點間建立冗餘隧道實施保 護，對於非指定兩點上接入的普通流量則無法實施保護，如果要做到環上各點都形成主備 保護關係，則要求兩兩間都配置冗餘保護，在實際操作時往往由於節點眾多、配置對地址依 賴較重且複雜同時隧道資源有限等原因而無法實施，本發明，與環上具體節點和路由條目 無關，在不需明確流量接入的情況下，實現了三層環網任意節點故障快速感知，而且感知效 率高、各站倒換直接無需經過鏈路狀態逐跳更新，因而可以實現環網快速倒換，並且無需做 全鏈路冗餘保護配置，也不用預先明確流量從哪個站點接入，可以有效減少三層環網保護 倒換配置複雜度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發明提供的三層乙太網環的缺陷感知及路由條目刷新方法流程圖
[0026] 圖2為本發明提供的環網拓撲結構示意圖；
[0027] 圖3為本發明提供的故障定位流程圖；
[0028] 圖4為本發明中圖2所示環網節點D和E之間發生鏈路故障的示意圖；
[0029] 圖5為本發明中圖2所示環網節點D發生故障的示意圖：
[0030] 圖6為本發明中圖2所示環網故障發生後路由倒換示意圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面結合說明書附圖對本發明提供的三層乙太網環的缺陷感知及路由條目刷新 方法做出詳細的說明。
[0032] 如圖1所示，本發明提供的三層乙太網環缺陷感知方法包括以下步驟：
[0033] 步驟A10、將環拓撲上各節點的節點地址信息以東發西收的順序形成拓撲地址列 表，在環拓撲各節點的東向設設置一個東向接入接口，西向設置一個西向接入接口；將東向 接入接口和西向接入接口綁定為一個環接入接口對，並為其設置對應的地址信息。
[0034] 如圖2所示，A節點其地址列表為：A(l. 1. 1. l/32)-B-C-D-E-F-A ;東向接入接口 為A1，西向接入接口為A2,則東向接入接口 A1和西向接入接口 A2綁定的該環接入接口對 為（A1-A2);其中，東向接入接口 A1用於網絡正常時發送探測報文或網絡故障時發送探傷 檢測報文，西向接入接口 A2用於網絡故障時發送探傷檢測報文。
[0035] 步驟A20、在環拓撲的各節點上分別構造三層探測報文，三層探測報文從始發節點 開始通過東向接入接口發送，依次由環上各節點進行三層探測報文轉發，最後從起始節點 的西向接入接口回到起始節點，並周而復始沿環轉發。
[0036] 三層探測報文的封裝可考慮在IP option中申請擴展類型，三層探測報文目的地 址為與該節點東向接入接口直連接的下一跳地址。環拓撲上一個節點從其西向接入接口收 到三層探測報文後，修改其目的地址為與該節點東向接入接口直連接的下一跳地址，繼續 做三層沿環轉發。
[0037] 以A節點為例，如圖1所示，A節點通過A2接入接口從F節點收到三層探測報文 後，修改該報文目的地址為A1接口的下一跳地址：10. 1. 1. 2,並繼續三層轉發至B節點。
[0038] -般探測報文在環上循環三層轉發時，TTL值按照三層轉發要求會依跳自減，直至 為0,但是，在本發明中，各節點針對上述特殊三層探測報文不做TTL自減的操作。
[0039] 沿環發送的探測報文正常情況下可以驗證環上各節點的三層轉發能力，通過驗證 直連下一跳路由能力檢驗各IGP協議所依賴的協議建立基礎三層轉發能力；由於不明確具 體的環上節點或鏈路會產生故障，因此正常情況下，環上各節點都會自主發送該探測報文。
[0040] 步驟A30、在環拓撲上各節點設置超時定時器，當發送探測報文時啟動超時定時 器，並根據是否在設定的超時時間內收到節點自身始發的三層探測報文感知故障。
[0041] 其中，所述故障包括節點故障及鏈路故障兩類情況。
[0042] 故障感知過程如下：
[0043] 在環拓撲中各節點上設置超時定時器TM，超時時間為T ;
[0044] 當該節點從東向接入接口發送探測報文時啟動超時定時器；
[0045] 當環拓撲中各節點在時間T內，通過其西向接入接口收到本節點始發的三層探測 報文，則定時器重置；如果在時間T內沒有收到本節點始發的三層探測報文，則該始發節點 觸發超時定時器TM超時以感知故障。
[0046] 當所有節點都啟動三層探測報文發送後，各節點通過在探測報文中攜帶源節點地 址信息來識別是否是本節點起始發送的報文。
[0047] 步驟A40、以沿環拓撲各節點為始發節點分別從其東向和西向接入接口同時沿環 向各節點發送探傷檢測報文，各節點收到探傷檢測報文後進行應答，然後根據各始發節點 收到應答的情況，推算出具體故障位置。
[0048] 在環網上每個節點到達某個目的路由的路徑都有兩條，經過路由協議計算後會優 選一條，當環上某個節點出現故障時，由於路由收斂較慢，在流量入環節點上無法迅速、直 接的感知到對應路由下一跳不可達，因此，節點觸發超時後，需要辨識出環上哪個節點或哪 段鏈路出現故障，以觸發路由快速收斂。
[0049] 如圖3所示，故障定位作為三層環網任意節點故障快速感知的重要環節具體包括 以下步驟：
[0050] 步驟A41、當始發節點觸發超時後，從該節點東向及西向向環路拓撲直連節點同時 發送探傷檢測報文（同樣可以通過申請擴展的IP option定義對應探傷檢測報文及應答回 聲報文）；
[0051] 步驟A42、環拓撲上的各節點接收到探傷檢測報文後立即回應探傷回聲報文，並同 時將該探傷檢測報文沿環路徑發送給相鄰的下一跳設備。
[0052] 在本發明中，該探傷檢測報文的發送不能依賴普通路由，因為普通路由的指向是 按最優路徑選擇生成的，無法保證一定按順序遍歷到環拓撲上各節點，所以環拓撲上各節 點需要依據初始建立的環拓撲地址列表信息進行發送；
[0053] 以節點C為例，依據本節點的地址列表：C-D-E-F-A-B-C :
[0054] 當收到來自B的探傷檢測報文時，C回應後將該報文繼續發送給D ;
[0055] 當收到來自D的探傷檢測報文時，C回應後將該報文繼續發送給B ;
[0056] 步驟A43、始發節點根據收到的東西兩向探傷回聲報文，推算得出故障位置。
[0057] 下面結合圖4、圖5對實際組網中出現鏈路故障及節點故障分別進行說明。
[0058] a.鏈路故障：
[0059] 如附圖4所示，如果：
[0060] 東向：A〈->B、B〈->C、C〈_>D均可以應答回聲探傷報文；
[0061] 西向：A〈->F、F〈->E也可以應答回聲探傷報文；
[0062] 則根據之前建立的環網拓撲可以認為，E〈_>D間的鏈路存在問題。
[0063] b.節點故障：
[0064] 如附圖5所示，如果：
[0065] 東向：A〈->B、B〈->C可以應答回聲探傷報文；
[0066] 西向：A〈->F、F〈->E也可以應答回聲探傷報文；
[0067] 則根據之前建立的環網拓撲可以認為，D節點存在故障。
[0068] 根據上述方法，環上各節點均可在本節點為始發點的位置感知該環的故障位置。
[0069] 步驟A50、將SPF源節點地址信息引入IGP協議生成的路由表的路由轉發條目，根 據流量從上環到下環的轉發站點的列表信息和環上節點的故障位置信息，刷新受該故障影 響的路由條目，完成路由倒換。
[0070] 快速感知故障後，環拓撲上各節點快速地根據需要將所依賴的路由條目進行刷 新。對鏈路狀態型路由協議而言，依賴鏈路狀態通告逐跳泛洪鏈路狀態信息，形成鏈路狀態 資料庫，並通過SPF算法形成以本節點為中心的樹形結構；而目前計算生成的用於指導轉 發的路由條目信息則只包含了目的地信息和下一跳信息，並未包含所依賴的鏈路信息，因 此需要對傳統路由條目做出調整擴充，實現與依賴的SPF鏈路關聯。
[0071] 為辨識出環鏈路或節點故障對哪些路由條目可能產生影響並觸發相應倒換，實現 路由條目與依賴的SPF鏈路關聯，本發明對IGP協議生成的路由表進行改進，將SPF源節點 地址信息引入路由轉發條目，如下所示：
[0072] 傳統路由轉發條目：
[0073] 目的地址|下一跳地址
[0074] 改進後的路由轉發條目：
[0075] 目的地址 |下一跳地址~~|SPF源節點地址
[0076] 增加了所依賴的SPF源節點地址信息後，則環上每個站點上的每個路由條目形成 了一條有向弧，結合保護環的拓撲信息，即可以得出該有向弧所經過的環節點列表信息，結 合環上節點的故障位置信息，當發生故障的鏈路或站點落在該列表集合中，則該故障對本 路由條目產生影響，需要對相應路由條目進行刷新；反之則繼續轉發，不需要刷新。
[0077] 本發明中，對於本轉發條目不依賴的環路徑發生故障時，該條目是不需要進行切 換的，只需要切換那些所依賴轉發路徑發生故障的路由條目。
[0078] 同時，各節點的IGP協議在學習時都保留對應的次優路由，感知到條目受到影響 後觸發將出接口刷新到與當前接口環方向對應相反的次優下一跳出接口，完成路由倒換。
[0079] 下面結合附圖6對本發明中環網故障發生後路由倒換的過程進行具體說明。
[0080] 如圖6所示：
[0081] 對於A節點的目的地為100. 0. 0. 1的路由條目，下一跳走F站點，SPF源節點為D 站點，即該流量從A站上環，從D站下環；
[0082] 對於A節點的目的地為200. 0. 0. 1的路由條目，下一跳走B站點，SPF源節點為D 站點，即該流量從A站上環，從D站下環；
[0083] 則當A節點判斷出E〈_>D鏈路出現故障時，對上述兩類路由的處理動作如下：
[0084] 路由條目依賴的有向邊發生故障。
[0085] 條目100. 0· 0· 1/24依賴A->F->E->D，將被刷新，切換到次優下一跳路徑 A_〉B_〉C_〉D〇
[0086] 路由條目依賴的有向邊未發生故障。
[0087] 條目 200. 0· 0· 1/24 依賴 A->B->C->D，將不被刷新。
[0088] 至此，整個三層環網缺陷感知及倒換的過程完成，由於上述流程感知效率高、各站 倒換直接無需經過鏈路狀態逐跳更新，因而可以實現環網快速倒換，並且無需做全鏈路冗 餘保護配置，也不用預先明確流量從哪個站點接入。
[0089] 本發明不局限於上述最佳實施方式，任何人應該得知在本發明的啟示下作出的結 構變化，凡是與本發明具有相同或相近的技術方案，均落入本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1. 三層乙太網環的缺陷感知及路由條目刷新方法，其特徵在於，包括以下步驟： 步驟A10、將環拓撲上各節點的節點地址信息以東發西收的順序形成拓撲地址列表，並 在環拓撲各節點的東向設置一個東向接入接口，西向設置一個西向接入接口； 步驟A20、在環拓撲的各節點上分別構造三層探測報文，三層探測報文從始發節點開始 通過東向接入接口發送，依次由環上各節點進行三層探測報文轉發，最後從起始節點的西 向接入接口回到起始節點，並周而復始沿環轉發； 步驟A30、在環拓撲上各節點設置超時定時器，當發送探測報文時啟動超時定時器，並 根據是否在設定的超時時間內收到節點自身始發的三層探測報文感知故障； 步驟A40、以沿環拓撲各節點為始發節點分別從其東向和西向接入接口同時沿環向各 節點發送探傷檢測報文，各節點收到探傷檢測報文後進行應答，然後根據各始發節點收到 應答的情況，進行故障定位； 步驟A50、將SPF源節點地址信息引入IGP協議生成的路由表的路由轉發條目，根據流 量從上環到下環的轉發節點的列表信息和環上節點的故障位置信息，刷新受該故障影響的 路由條目，完成路由倒換。
2. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，將步驟A10中各節點的東向接入接口和西向 接入接口綁定為一個環接入接口對，並設置對應的地址信息； 其中，東向接入接口用於網絡正常時發送探測報文或網絡故障時發送探傷檢測報文； 西向接入接口用於網絡故障時發送探傷檢測報文。
3. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟A20中，所述三層探測報文的目的地 址是與相應節點東向接入接口直連接的下一跳地址；環拓撲上一個節點從其西向接入接口 收到三層探測報文後，修改所述三層探測報文目的地址為與該節點東向接入接口直連接的 下一跳地址，繼續做三層沿環自主轉發。
4. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟A20中，各節點針對所述三層探測報 文不做TTL值依跳自減的操作。
5. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟A30中，當環拓撲中各節點通過其西 向接入接口收到本節點始發的三層探測報文沒有超時時，定時器重置；否則該始發節點觸 發超時定時器超時，以感知故障； 並且各節點通過在三層探測報文中攜帶源節點地址信息來識別是否是由本節點始發。
6. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟A40中故障的定位包括以下步驟： 步驟A41、當始發節點觸發超時後，從該節點東向及西向向環路拓撲直連節點同時發送 探傷檢測報文； 步驟A42、環拓撲上的各節點接收到探傷檢測報文後立即回應探傷回聲報文，並同時將 該探傷檢測報文沿環路徑發送給相鄰的下一跳設備； 步驟A43、始發節點根據收到的東西兩向探傷回聲報文，推算得出故障位置及所述故障 是鏈路故障還是節點故障。
7. 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，環拓撲上各節點需要依據初始建立的環拓 撲地址列表信息對所述探傷檢測報文進行發送。
8. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟A50中，沒有受所述故障影響的路由 條目不需要刷新。
【文檔編號】H04L12/703GK104125148SQ201410394933
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月12日 優先權日:2014年8月12日
【發明者】丁毅 申請人:烽火通信科技股份有限公司