CN101043433B - 一种桥模式弹性分组环mac地址学习表的老化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥模式弹性分组环MAC地址学习表的老化方法。本发明在经由弹性分组环的数据流量的转发路径发生变化时，感知协议及时通过发送老化通告报文给RPR环网，通知RPR环网上所有节点老化MAC地址学习表，有效解决了桥模式RPR流量丢失的问题。

Description

一种桥模式弹性分组环MAC地址学习表的老化方法 

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种桥模式弹性分组环MAC地址学习表的老化方法。 

背景技术

城域网是接近用户的网络，为用户提供话音、数据、图像、多媒体、IP接入等业务和各种增值业务如VPN(虚拟专用网)及智能业务，并与各运营商长途网互通的本市(地)综合业务网络。 

目前的主流是采用吉位以太网和万兆以太网直接在裸光纤或波分复用(WDM)光缆网上架构成宽带IP城域网。以太网的优点是简单，成本低，缺点是可管理性、可靠性差；WDM设备的优点是可靠性靠，缺点是成本高，管理复杂，带宽浪费严重。 

随着城域网技术的发展，提出了弹性分组环(RPR，Resilient Packet Ring)技术标准。如图1所示RPR为逆向双环拓扑结构，外环为Outer Ring、内环为Inner Ring，外环和内环都传送数据包和控制包。该标准独立于物理层，物理层可以是以太网，也可以是SDH。RPR技术集以太网的易用性、WDM设备的可靠性于一体。作为一种新的城域网标准，由于其在接口带宽、电信级的故障倒换能力、高效带宽利用率、物理层无关等诸多优点，逐渐受到运营商的青睐，各 运营商纷纷在接入网的位置部署RPR，也就是说以太网报文直接承载在RPR报文头之下。 

RPR承载的报文内容可以是三层报文，如IP报文，也可以是二层报文(如以太网报文)。二层报文直接承载在RPR报文头之下，这种应用方式叫做桥模式RPR。工作在桥模式的RPR网络设备具备MAC地址学习功能。当RPR节点接收到用户数据帧时，它将用户数据帧中的源用户MAC地址、VLAN信息、源RPR节点信息记入MAC地址学习表。当RPR节点发送用户数据帧时，会查询MAC地址学习表，得到目的RPR节点的信息，根据目的RPR节点进行RPR数据帧封装和选环发送。具体方式是上环学习，下环查找，即在RPR环上环方向，RPR节点取出用户目的地址信息，在地址学习表通过用户信息进行查找，如果找不到对应的表项，则做广播处理；如果找到，则封装对应目的节点RPR头信息发送出去。在RPR环下环方向，RPR节点剥离源RPR头，取出用户源地址信息，建立源RPR节点与用户信息之间的映射关系，并记录在地址学习表中。和交换机一样，该地址学习表也有老化的功能。 

虽然桥模式RPR得到了广泛的应用，但是，当网络设备与弹性分组环RPR之间的转发路径发生变化时，存在用户流量丢失的问题，以下分别就单向流量和 

双向流量进行分析： 

单向流量： 

如图2所示，在城域以太网中，可以利用RPR环网来承载用户的流量，为提高网络可靠性，网络设备会通过上行两个物理线路连接到RPR环网(双归属)，RPR节点1和RPR节点2，但是，因为RPR节点1和RPR节点2和网络设备之间存在拓扑环路，所以为了避免产生环路，在网络设备以及两个RPR节点上运行生成树协议STP，STP协议会阻塞其中一条链路，如图2中RPR节点2与网络设备之间 的链路此时处于阻塞状态，只有RPR节点1与网络设备之间的链路处于工作状态。 

对于从RPR下到用户设备的单向已知单播数据流量，即是单播发送的报文，并且在RPR-MAC地址学习表中可以找到对应的MAC表项，其流量走向如图2所示：经由RPR节点1到网络设备，最后到用户设备。如果RPR节点1到网络设备之间的链路故障，如图3所示，生成树协议STP感知到这种变化后，激活RPR节点2到网络设备之间的链路，但是，因为没有从用户设备到RPR网络方向的流量，即只有单向数据流，所以，RPR节点3的RPR-MAC表项无法及时更新，从RPR下到用户设备的报文仍然经由RPR节点1到用户设备，而此时RPR节点1到用户设备之间存在链路故障，导致报文在RPR节点1处全部被丢弃。 

双向流量： 

如图4所示，两个相切的弹性分组环，其中，环1包括4个节点：设备1，设备2，设备3，设备4；环2包括3个节点：设备4，设备5，设备6。设备3和设备5相连，且设备3，设备4和设备5上使能了STP。 

初始状态：设备3到设备5之间的链路处于阻塞状态，此时用户1和用户2之间往返的数据流量的转发路径如下：用户1-设备1-设备4-设备6-用户2。 

如果因为链路故障或者其他原因，环2上的节点，设备4被删除，则STP的状态会发生变化，设备3到设备5之间的链路从阻塞状态切换到转发状态，此时用户1和用户2之间往返的数据流量的转发路径如下：用户1-设备1-设备4-设备3-设备5-设备6-用户2。 

之后，如果环2上的节点，设备4的故障恢复，STP重新收敛，将设备4切换成为转发状态，并堵塞设备3到设备5之间的链路。但由于环1和环2上节点的MAC地址学习表没有发生变化，所以往返于用户1和用户2之间的数据流量的转发路径也没有发生变化，仍然会发送到了目前已经被阻塞的设备3到设备5之间的链路上，从而导致往返于用户1和用户2之间的数据流量丢失。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种桥模式弹性分组环MAC地址学习表的老化方法，有效解决了桥模式RPR转发路径发生变化时，用户流量丢失的问题。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

一种桥模式弹性分组环MAC地址学习表的老化方法，当网络设备与弹性分组环RPR之间的转发路径发生变化时，由感知协议发送老化通告报文给所述弹性分组环，通知清空MAC地址学习表，其中，所述弹性分组环上的节点中第一个收到所述老化通告报文的称为第一节点，所述第一节点收到所述老化通告报文后，清空该第一节点保存的MAC地址学习表，向所述弹性分组环上的其他节点发送所述老化通告报文，通知所述弹性分组环上的其他节点清空所保存的MAC地址学习表。 

其中，所述感知协议用于快速发现经由所述弹性分组环的转发路径发生变化，包括避免产生环路的协议，或者故障检测协议。 

其中，所述弹性分组环上的节点中第一个收到所述老化通告报文的称为第一节点，所述第一节点收到所述老化通告报文后，清空该节点保存的MAC地址学习表，向所述弹性分组环上的其他节点发送所述老化通告报文，通知所述弹性分组环上的其他节点清空所保存的MAC地址学习表。 

其中，向所述弹性分组环上的其他节点发送所述老化通告报文的具体步骤包括： 

如果所述弹性分组环是闭环，则所述第一节点只在一个方向上发送所述老化通告报文；或者， 

如果所述弹性分组环是开环，相对所述第一节点是近端节点发生故障，则所述第一节点只在一个方向上发送所述老化通告报文；或者，

如果所述弹性分组环是开环，相对所述第一节点是远端节点发生故障，则所述第一节点同时在内环和外环上发送所述老化通告报文。 

其中，所述第一节点在内环和外环两个方向同时发送所述老化通告报文，通知所述弹性分组环上的其他节点清空所保存的MAC地址学习表。 

其中，老化通告报文中包含标记字段；RPR环网上收到所述老化通告报文的节点，将所述老化通告报文中携带的标记与该RPR节点保存的标记进行比较，如果相同，对本节点的MAC地址学习表不做老化操作；如果不同，对本节点的MAC地址学习表做老化操作，保存所述老化通告报文中携带的标记，转发所述老化通告报文。 

其中，如果所述弹性分组环上的节点无保存的标记，对本节点的MAC地址学习表做清空操作，保存所述老化通告报文中携带的标记，转发所述老化通告报文。 

其中，所述相邻的两次老化通告报文中携带的标记不相同。 

其中，所述标记为序列号。 

本发明在网络设备与弹性分组环RPR之间的转发路径发生变化，通过发送老化通告报文给RPR环网，及时通知RPR环网上所有节点清空MAC地址学习表，有效解决了桥模式RPR转发路径发生变化时，用户流量丢失的问题。 

附图说明

图1为已有技术弹性分组环RPR的拓扑结构； 

图2为已有技术桥模式RPR单向流量组网结构示意图； 

图3为已有技术桥模式RPR单向流量链路故障示意图； 

图4为已有技术桥模式RPR双向流量组网结构示意图； 

图5为本发明桥模式RPR的MAC地址学习表老化流程图； 

图6本发明实施一近端节点故障(节点2与节点1之间)示意图； 

图7本发明实施一近端节点故障(节点2与节点3之间)示意图； 

图8本发明实施一远端节点故障(节点1与节点3之间)示意图。 

具体实施方式

贯穿说明书，示出的该优选实施例和示例应被看作本发明的范例而不受限制。 

实施例一： 

本发明中桥模式RPR的MAC地址学习表老化处理流程如图5所示，其中： 

步骤510：首先转发路径发生了变化，为了确保在转发路径发生变化后数据报文的通畅，感知协议快速发现经由弹性分组环的转发路径发生变化，及时通知弹性分组环。 

感知协议包括避免产生环路的协议，或者故障检测协议。故障检测协议包括快速环保护协议RRPP、MPLS OAM协议、ETH OAM协议或双向转发检测协议BFD；避免产生环路的协议，如以太网自动保护切换协议EAPS、生成树协议STP 或快速生成树协议RSTP等，此处以生成树协议STP为例，生成树协议STP会通知到和其相关的各个模块，其中就包括弹性分组环，对于其他模块的处理和本文无关，在这里不做描述，这里只描述弹性分组环需要做的事情。 

步骤520：判断是否使能了该功能，因此这里增加了一个开关，如果不需要通知到弹性分组环，不需要再做处理，跳转到步骤560结束； 

步骤530：如果需要通知弹性分组环，本发明把弹性分组环上第一个收到该通知的RPR节点称为第一节点，节点1和节点2都可以是第一节点，本实施例以节点2是第一节点为例，第一节点(节点2)首先老化RPR本节点(以下称第一节点)保存的所有RPR-MAC地址学习表； 

步骤540：构造报文通知弹性分组环上的其他节点。只老化本节点的RPR-MAC学习表是不够的，因为其他节点并不知道本点相关的转发路径的变化，因此需要通知到其它节点。在老化地址学习表后，第一节点需要构造RPR控制报文通知弹性分组环上的其他节点； 

步骤550：其它节点接收到老化RPR-MAC地址学习表的控制报文后，老化本节点的RPR-MAC地址学习表； 

步骤560：结束。 

更优的，步骤540第一节点构造报文通知弹性分组环上的其他节点具体包括： 

(1)：如果此时的弹性分组环是闭环，则只在外环或者内环中的一个方向发送RPR-MAC地址老化报文即可； 

(2)：如果此时的弹性分组环是开环： 

(a)：如果是近端节点发生故障，即第一节点与其相邻的节 点之间发生故障时，只要在第一节点和与其相邻的节点之间可达的一个环向上发送RPR-MAC地址老化报文即可，例如，我们以节点2为第一节点，如图6所示，节点2与节点1之间发生故障时，我们只需要延逆时针方向(内环上)发送RPR-MAC地址老化报文，或者如图7所示，节点2与节点3之间发生故障，我们只需要延顺时针方向(外环上)发送RPR-MAC地址老化报文。 

(b)：如果是远端节点发生故障，例如，我们以节点2为第一节点，如图8所示，节点1与节点3之间发生故障时，为了让弹性分组环上所有节点都收到RPR-MAC地址老化报文，那么需要在内环和外环上同时发送该报文。 

更优的，步骤540中为保证报文能够传递到每个节点，报文可以在两个环向上同时发送。此时，为了避免重复地更新RPR-MAC地址，我们可以在每次老化通告报文中都携带一个标记，内环和外环两个方向同时携带这个标记，向相邻节点转发该报文，相邻节点收到该报文后，判断和本地保存的节点相关序列号是否相同，如果相同，说明该节点已经做过RPR-MAC地址老化处理，不再老化RPR-MAC地址学习表。 

每次老化通告时，老化通告报文中都携带的标记都不相同，更优的，只要相邻的两次老化通告报文中携带的标记不相同即可，以下我们以每次携带的标记都不同为例阐述，且以最简单的序列号做标记： 

如果在两个环上同时发送RPR-MAC地址老化报文，报文中需要携带一个序列号，重复序列号的报文不做处理。第一节点收到RPR-MAC地址老化报文后，首先老化本节点的RPR-MAC地址学习表，把序号加1，然后分别从外环和内环两个方向上向相邻节点转发该报文，报文中携带更新后的序号，相邻节点收到该报文后，判断和本地保存的节点相关序列号是否相同，如果不同，老化本节点 的RPR-MAC地址学习表；如果相同，说明该节点已经做过RPR-MAC地址老化处理，不再老化RPR-MAC地址学习表。此时，通知其它节点老化RPR-MAC地址的RPR-MAC地址老化报文中包含一个标记字段，用于携带标记， 

经过以上操作之后，每个节点都老化了地址学习表，这样即使报文是单向的，由于没有地址学习表，报文会在环网广播，这样，报文就会送到正确的地方。 

Claims (9)

1.一种桥模式弹性分组环MAC地址学习表的老化方法，其特征在于，当网络设备与弹性分组环RPR之间的转发路径发生变化时，由感知协议发送老化通告报文给所述弹性分组环，通知清空MAC地址学习表，其中，所述弹性分组环上的节点中第一个收到所述老化通告报文的称为第一节点，所述第一节点收到所述老化通告报文后，清空该第一节点保存的MAC地址学习表，向所述弹性分组环上的其他节点发送所述老化通告报文，通知所述弹性分组环上的其他节点清空所保存的MAC地址学习表。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述感知协议用于快速发现经由所述弹性分组环的转发路径发生变化，包括避免产生环路的协议，或者故障检测协议。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述向所述弹性分组环上的其他节点发送所述老化通告报文，通知所述弹性分组环上的其他节点清空所保存的MAC地址学习表，包括：

所述第一节点构造弹性分组环控制报文通知弹性分组环上的其他节点；其它节点接收到老化弹性分组环MAC地址学习表的控制报文后，老化本节点的弹性分组环MAC地址学习表。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，向所述弹性分组环上的其他节点发送所述老化通告报文的具体步骤包括：

如果所述弹性分组环是闭环，则所述第一节点只在一个方向上发送所述老化通告报文；或者，

如果所述弹性分组环是开环，相对所述第一节点是近端节点发生故障，则所述第一节点只在一个方向上发送所述老化通告报文；或者，

如果所述弹性分组环是开环，相对所述第一节点是远端节点发生故障，则所述第一节点同时在内环和外环上发送所述老化通告报文。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一节点在内环和外环两个方向同时发送所述老化通告报文，通知所述弹性分组环上的其他节点清空所保存的MAC地址学习表。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，老化通告报文中包含标记字段；RPR环网上收到所述老化通告报文的节点，将所述老化通告报文中携带的标记与该RPR节点保存的标记进行比较，如果相同，对本节点的MAC地址学习表不做清空操作；如果不同，对本节点的MAC地址学习表做清空操作，保存所述老化通告报文中携带的标记，转发所述老化通告报文。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，如果所述弹性分组环上的节点无保存的标记，对本节点的MAC地址学习表做老化操作，保存所述老化通告报文中携带的标记，转发所述老化通告报文。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述相邻的两次老化通告报文中携带的标记不相同。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述标记为序列号。

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