一种环网上行链路保护的实现方法和系统 【技术领域】
本发明涉及通信技术领域， 尤其涉及一种环网上行链路保护的实现方法和系统。背景技术 EAPS(Ethernet Automatic Protection Switching， 以太网自动保护开关 ) 是由 Extreme Networks 公司提出的以太网环保护技术， 并于 2003 年被 IETF 标准化为 RFC3619。 EAPS 技术可以用较低的成本来组建高可靠性的弹性城域网 (MAN) 和局域网 (LAN)。
EAPS 主要技术特点包括 ： 小于 1 秒的故障恢复时间， 通常在 50 毫秒以内， 可以 提供类似于 SONET 环的故障快速恢复能力 ； 环网中的各个分段节点可以独立升级， 不要求 环网中各节点的接口速率必须一致 ； 物理环与逻辑域可以相互独立 ； 故障网段或节点快速 定位能力 ； 支持 OSPF(Open Shortest Path First， 开放式最短路径优先 )、 BGP(Border Gateway Protocol， 边界网关协议 ) 等 IP 路由协议。
EAPS 环网包括一个主节点 (Master Node) 和若干个传输节点 (Transit Node) 以 及与之对应的控制 VLAN 和受保护 VLAN。EAPS 环网状态分为两种 ： 完整 Complete 状态和 不完整 Failed 状态。每个 EAPS 节点有两个端口， 分别为主端口 (Primary Port) 和从端口 (Secondary Port)。EAPS 协议有三个定时器 ： 主节点发送 hello( 健康检测 ) 消息的间隔、 主节点检测失效时长 (fail-period) 和传输节点预转发时长 (pre-forward)。
如图 1 所示， 一个典型的 EAPS 环网就等同于一个物理环的拓扑。在 Complete 状 态下， 主节点从逻辑上闭塞从端口 S， 不允许从端口转发消息， 保证环网逻辑上的断链， 避免 了业务环路。 EAPS 环网保护通过报警机制、 轮询机制和环网倒换机制， 检测环网连通性并进 行快速保护。
报警机制 ： 当传输节点检测到主从端口相连的链路发生故障时， 必须向主节点发 送 “link down” 消息。主节点收到该消息， 判定环网状态从 Complete 变为 Failed， 主节点 打开从端口， 刷新自己的转发表， 并通过主从端口发送 “flush” 消息、 通知传输节点进行倒 换 ( 刷新转发表， 重新学习 MAC 地址 )。
轮询机制 ： 主节点通过控制 VLAN 由主端口周期性地发送环网健康检测消息 (hello 消息 )。在 Complete 状态下， 健康检测消息经过各个传输节点的转发， 到达主节点 的从端口。如果检测失效 (fail-period) 定时器超时前， 从端口 S 没有收到 hello 消息， 主 节点认为环网发生故障， 打开从端口， 刷新自己的转发表， 并通过主从端口发送 “flush” 消 息、 通知传输节点进行倒换 ( 刷新转发表， 重新学习 MAC 地址 )。
恢复机制 ： 主节点在端口 S 收到 hello 检测消息， 则判定环网状态恢复正常。如果 环网原先处于不完整 Failed 状态， 主节点将进行倒换。主节点闭塞从端口， 刷新自己的转 发表， 并向所有传输节点发送 “flush” 消息、 通知传输节点进行倒换 ( 刷新转发表， 重新学 习 MAC 地址 )。
目前， EAPS 协议可以实现环网保护， 然而环网保护中并不涉及环网的上行链路保 护。如果环网的上行链路发生故障或者与上行链路相连的节点发生故障， 都会导致整个环
网的上行断链， 引起业务中断。 发明内容 本发明提供一种环网上行链路保护的实现方法和系统， 用以解决现有技术不能提 供环网上行链路保护的问题。
本发明提供一种环网上行链路保护的实现方法， 该方法在以太网自动保护开关 EAPS 环网中选定一传输节点为备用节点， 具体包括 ：
所述备用节点检测到主节点连接的主用上行链路故障时， 开启所述备用节点连接 的备用上行链路， 并向 EAPS 环网中其他节点发送转发表更新消息， 该消息的保留字段中添 加有备用节点正在启动备用上行链路的标识信息。
其中， 所述备用节点检测主节点连接的主用上行链路故障的方式包括 ：
所述备用节点接收主节点发送的 EAPS 消息， 当检测到该 EAPS 消息中携带有上行 链路故障标识时， 判定主节点连接的主用上行链路故障， 其中， 携带的上行链路故障标识信 息添加在 EAPS 消息的保留字段中 ； 或者，
所述备用节点在设定时间段内未接收到主节点发送的任何消息时， 判定主节点连 接的主用上行链路故障。
其中， 所述设定时间段为两倍的检测失败时长。
进一步的， 在备用上行链路工作的状态下， 所述方法还包括 ：
所述备用节点接收到主节点发送的 EAPS 消息时， 判定主用上行链路恢复正常， 闭 塞所述备用上行链路， 并向 EAPS 环网中其他节点发送转发表更新消息， 该消息的保留字段 中添加有备用节点正在关闭备用上行链路的标识。
进一步的， 所述主节点检测在定时时间段内是否收到备用节点发送的携带有备用 节点正在关闭备用上行链路标识的 EAPS 消息， 若是， 则刷新自身的主、 从端口转发表 ； 否 则， 主节点向 EAPS 环网中其他节点发送转发表更新消息。
其中， 所述定时时间段为连续发送三条健康检测消息的发送时长。
本发明还提供一种环网上行链路保护的实现系统， 包括一个 EAPS 环网主节点和 多个 EAPS 环网传输节点， 其特征在于， 在所述 EAPS 环网传输节点中选定一个传输节点为备 用节点 ；
所述备用节点包括 ：
消息检测单元， 用于检测与主节点连接的主用上行链路是否故障， 若是， 开启所述 备用节点连接的备用上行链路 ；
消息下发单元， 用于在所述消息检测单元检测到主用上行链路故障时， 向 EAPS 环 网中其他节点发送转发表更新消息， 该消息的保留字段中添加有备用节点正在启动备用上 行链路的标识。
其中， 所述消息检测单元包括 ：
第一消息检测子单元， 用于检测设定时间段内是否未接收到主节点发送的任何消 息， 若是， 判定主用上行链路故障， 触发备用上行链路开启子单元 ；
第二消息检测子单元， 用于对主节点发送的 EAPS 消息进行检测， 当检测到该 EAPS 消息中携带有上行链路故障标识时， 判定主用上行链路故障， 触发备用上行链路开启子单
元； 其中， 携带的上行链路故障标识信息添加在 EAPS 消息的保留字段中 ；
备用上行链路开启子单元， 用于开启所述备用节点连接的备用上行链路。
进一步的， 所述消息检测单元还包括 ： 第三消息检测子单元 ；
所述第三消息检测子单元， 用于在备用上行链路工作的状态下， 检测是否接收到 主节点发送的 EAPS 消息， 若是， 判定主用上行链路恢复正常， 闭塞所述备用上行链路 ；
进一步的， 所述消息下发单元， 还用于在所述第三消息检测子单元检测到主用上 行链路恢复正常时， 向 EAPS 环网中其他节点发送转发表更新消息， 该消息的保留字段中添 加有备用节点正在关闭备用上行链路的标识。
进一步的， 所述主节点， 还用于检测在定时时间段内是否收到所述消息下发单元 发送的携带有备用节点正在关闭备用上行链路标识的 EAPS 消息， 若是， 则刷新自身的主、 从端口转发表 ； 否则， 向 EAPS 环网中其他节点发送转发表更新消息。
与现有技术相比， 本发明有益效果如下 ：
本发明所述方法设定一个备用节点及与备用节点连接的备用上行链路， 通过扩展 EAPS 协议的保留字段， 备用节点与主节点间通过扩展的 EAPS 消息进行上行链路控制管理 信息的发送， 实现了对上行链路的冗余保护， 并且不需要新增其他协议， 不仅可以保证上行 链路的切换速度， 而且不影响普通的传输节点、 对整个环网的改动较小。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是 本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下， 还 可以根据这些附图获得其他的附图。
图 1 为现有技术中 EAPS 环网结构图 ；
图 2 为本发明提供的一种环网上行链路保护的实现方法流程图 ；
图 3 为本发明所述方法应用的环网结构图 ；
图 4 为本发明中 EAPS 消息帧的结构图 ；
图 5 为本发明实施例提供的主节点实现环网上行链路保护方法流程图 ；
图 6 为本发明实施例提供的备用节点实现环网上行链路保护方法流程图 ；
图 7 为本发明提供的一种环网上行链路保护的实现系统结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。
为了解决现有技术不能提供环网上行链路保护的问题， 本发明提供一种环网上行 链路保护的实现方法和系统。
具体的， 本发明提供一种环网上行链路保护的实现方法， 该方法中， 在 EAPS 环网 中选定一传输节点为备用节点 ； 如图 2 所示， 所述方法包括 ：步骤 S201、 备用节点检测到主节点连接的主用上行链路故障 ；
该步骤中， 备用节点检测故障的方式包括 ： 备用节点接收主节点发送的 EAPS 消 息， 当检测到该 EAPS 消息中携带有上行链路故障标识时， 判定主节点连接的主用上行链路 故障， 其中， 携带的上行链路故障标识信息添加在 EAPS 消息的保留字段中 ； 或者，
备用节点在设定时间段内未接收到主节点发送的任何消息时， 判定主节点连接的 主用上行链路故障。
其中， 设定时间段为两倍的检测失败时长。
步骤 S202、 备用节点开启与备用节点连接的备用上行链路 ；
步骤 S203、 备用节点向 EAPS 环网中其他节点发送转发表更新消息， 备用上行链路 正常工作。
其中， 转发表更新消息的保留字段中添加有备用节点正在启动备用上行链路的标 识信息。
进一步的， 备用节点接收到主节点发送的 EAPS 消息时， 判定主用上行链路恢复正 常， 闭塞所述备用上行链路， 并向 EAPS 环网中其他节点发送转发表更新消息， 该消息的保 留字段中添加有备用节点正在关闭备用上行链路的标识。 主节点则检测在定时时间段内是否收到备用节点发送的携带有备用节点正在关 闭备用上行链路标识的 EAPS 消息， 若是， 则刷新自身的主、 从端口转发表 ； 否则， 所述主节 点向 EAPS 环网中其他节点发送转发表更新消息。
其中， 定时时间段为连续发送三条健康检测消息的发送时长。
下面根据图 3 ～图 6 给出本发明几个较佳的实施例， 并结合对实施例的描述， 进一 步给出本发明的技术细节， 使其能够更好地说明本发明所述方法的具体实现过程。
本发明实施例提供一种环网上行链路保护的实现方法， 该方法主要包括主用上行 链路发生故障时， 启动备用上行链路的处理方法 ； 进一步的， 当主用上行链路恢复时， 该方 法还包括故障恢复处理方法 ；
本发明所述方法应用的环网结构图如图 3 所示， 其中， 主节点与主用上行链路相 连； 在传输节点中设定一个为备用节点， 该备用节点与备用上行链路相连。 当主用上行链路 发生故障时， 备用节点通过主节点发送特定的 EAPS 消息或备用节点自身检测获知主用上 行故障， 启动备用上行链路， 并向其他环网节点发送特定的 EAPS 消息 ( 即， flush 消息 )。
其中， 备用节点与主节点间交互的特定 EAPS 消息为 EAPS 协议中 EAPS 消息的扩展 消息， 本发明中通过对 EAPS 协议保留字段的修改， 实现上行链路故障时管理信息的发送， 而不需要新增其他协议， 这种方法， 不仅可以保证上行链路的切换速度， 而且不影响普通的 传输节点、 对整个环网的改动较小。EAPS 协议中 EAPS 消息帧的格式如图 4 所示， 所述保留 字段为 STATE 字段， 其初始值为 0x00。 在具体应用时， 不同的值代表不同的主备上行链路状 态， 具体定义方式可以为 ：
0x00 主节点发出的 EAPS 消息 (hello/flush 消息 )， 表示主用上行链路正常 ；
0x01 主节点发出的 EAPS 消息 (hello/flush 消息 )， 表示主用上行链路异常 ；
0x02 备用节点发出的 EAPS 消息 (flush 消息 )， 表示备用节点已获知主用上行链 路故障， 正在进行备用上行链路启用操作
0x03 备用节点发出的 EAPS 消息 (flush 消息 )， 表示备用节点已获知主用上行链
路恢复正常， 正在进行备用上行链路关闭操作。
进一步的， 当主用上行链路恢复正常时， 所述方法还进行故障恢复处理， 具体为 ： 主节点发送 EAPS 扩展消息 ( 携带 0x00 标识 ) 通知备用节点主用上行链路正常 ； 备用节点 收到消息后， 闭塞备用上行链路， 刷新主、 从端口的转发表， 并向其他环网节点发送 flush 消息 ( 携带 0x03 标识 ) 通知其他节点更新转发表 ； 主节点如果在预先设定的时长内没有收 到备用节点发出的 flush 消息， 主节点由主从端口自行发送 flush 消息通知其他环网节点 更新转发表。
为了更清楚的阐述本发明所述方法的实现过程， 下面分别以主节点和备用节点为 执行主体， 说明主用上行链路故障产生时和主用上行链路故障恢复时， 主节点和备用节点 的操作流程。
实施例一
如图 5 所示， 本实施例以主节点为执行主体阐述上行链路保护的实现方法， 包括 以下步骤 ：
步骤 S501、 主用上行链路正常工作， 主节点发出的 EAPS 消息 (hello/flush 消息 ) 中保留字段为初始值 0x00 ； 步骤 S502、 主节点检测到主用上行链路故障， 此后发出的 EAPS 消息 (hello/flush 消息 ) 携带的保留字段值为 0x01， 表示主用上行链路异常 ；
步骤 S503、 主节点检测是否收到备用节点发出的携带有 0x02 标识的 flush 消息， 若是， 执行步骤 S505 ； 否则， 执行步骤 S5054 ；
步骤 S504、 备用上行链路暂时不可用 ；
步骤 S505、 主节点刷新主从端口的转发表 ；
步骤 S506、 当主用上行链路恢复正常后， 主节点发出的 EAPS 消息 (hello/flush 消 息 ) 中保留字段为初始值 0x00 ；
步骤 S507、 主节点等待备用节点发送的 flush 消息 ( 携带 0x03 标识 )， 并开启 hello 消息计数器 ；
步骤 S508、 主节点在消息计数器到达预设阀值 3 时， 判断在计数期间是否收到备 用节点的 flush 消息， 如果没有收到， 转到步骤 S509， 否则， 转到步骤 S510 ；
步骤 S509、 主节点在连续发送 3 条 hello 消息的时间内未收到备用节点发出的 flush 消息， 主节点则自行发送 flush 消息、 通知其他节点刷新路由 ；
步骤 S510、 主节点刷新主从端口的转发表。
实施例二
如图 6 所示， 本实施例以备用节点为执行主体， 阐述上行链路保护的实现方法， 包 括以下步骤 ：
步骤 S601、 备用节点启动后， 接收主节点发送的 EAPS 消息， 并闭塞备用上行链路 ；
步骤 S602、 备用节点当检测到主节点发送的 EAPS 消息中携带有 0x01 标识时， 或 者， 在设定的时间段内 ( 例如 ： 在两倍的检测失败时长 (fail-period) 内 ) 没有收到主节点 发出的任何消息， 判定主用上行链路故障 ；
其中， 备用节点在设定时间段内未收到主节点发送的任何消息情况下， 主节点可 能发生故障或者环网断链， 此时， 主节点无法通知备用节点进行上行链路切换， 所以由备用
节点自行检测判断。
步骤 S603、 备用节点打开备用上行端口， 启用备用上行链路， 刷新本节点的主从端 口转发表， 并发送携带有 0x02 标识的 flush 消息通知其他节点刷新路由 ；
步骤 S604、 在备用上行链路工作的状态下， 备用节点收到主节点发出的 EAPS 消息 (hello/flush 消息 ) 中保留字段值为 0x00 时， 说明主节点上行链路恢复正常， 转到步骤 S605 ；
步骤 S605、 备用节点闭塞备用上行链路， 刷新本节点的主从端口转发表， 并发送携 带有 0x03 标识的 flush 消息通知其他节点刷新路由。
本发明所述方法， 设定一个备用节点及与备用节点连接的备用上行链路， 并通过 扩展 EAPS 协议的保留字段， 备用节点与主节点间通过扩展的 EAPS 消息进行上行链路控制 管理信息的发送， 实现了对上行链路的冗余保护， 并且不需要新增其他协议， 不仅可以保证 上行链路的切换速度， 而且不影响普通的传输节点、 对整个环网的改动较小。
如图 7 所示， 本发明还提供一种环网上行链路保护的实现系统， 包括一个 EAPS 环 网主节点和多个 EAPS 环网传输节点， 并在所述 EAPS 环网传输节点中选定一个传输节点为 备用节点 ； 所述备用节点包括 ： 消息检测单元 710， 用于检测与主节点连接的主用上行链路是否故障， 若是， 开启 所述备用节点连接的备用上行链路 ；
消息下发单元 720， 用于在所述消息检测单元 710 检测到主用上行链路故障时， 向 EAPS 环网中其他节点发送转发表更新消息， 该消息的保留字段中添加有备用节点正在启动 备用上行链路的标识。
进一步的， 所述消息检测单元 710 包括 ：
第一消息检测子单元 711， 用于检测设定时间段内是否未接收到主节点发送的任 何消息， 若是， 判定主用上行链路故障， 触发备用上行链路开启子单元 713 ；
第二消息检测子单元 712， 用于对主节点发送的 EAPS 消息进行检测， 当检测到该 EAPS 消息中携带有上行链路故障标识时， 判定主用上行链路故障， 触发备用上行链路开启 子单元 713 ； 其中， 携带的上行链路故障标识信息添加在 EAPS 消息的保留字段中 ；
备用上行链路开启子单元 713， 用于开启所述备用节点连接的备用上行链路。
进一步的， 所述消息检测单元还包括 ： 第三消息检测子单元 714 ；
所述第三消息检测子单元 714， 用于在备用上行链路工作的状态下， 检测是否接收 到主节点发送的 EAPS 消息， 若是， 判定主用上行链路恢复正常， 闭塞所述备用上行链路 ；
所述消息下发单元 720， 还用于在所述第三消息检测子单元 714 检测到主用上行 链路恢复正常时， 向 EAPS 环网中其他节点发送转发表更新消息， 该消息的保留字段中添加 有备用节点正在关闭备用上行链路的标识。
进一步的， 所述主节点， 还用于检测在定时时间段内是否收到所述消息下发单元 发送的携带有备用节点正在关闭备用上行链路标识的 EAPS 消息， 若是， 则刷新自身的主、 从端口转发表 ； 否则， 向 EAPS 环网中其他节点发送转发表更新消息。
显然， 本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样， 倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内， 则本发明也意图包含这些改动和变型在内。