H3C以太环网解决方案技术白皮书

以太环网解决方案技术白皮书关键词：RRPP摘

要：以太环网解决方案主要以RRPP为核心的成本低高牢靠性的解决方案。缩略语清单：缩略语英文全名中文说明RRPPRapidRingProtectionProtocol快速环网爱护协议SRGsharedriskgroup共享风险组1

介绍在数据通信的二层网络中，一般采纳生成树(STP)协议来对网络的拓扑进行爱护。STP协议族是由IEEE实现了标准化，主要包括STP、RSTP和MSTP等几种协议。STP最初独创的是目的是为了避开网络中形成环路，出现广播风暴而导致网络不行用，并没有对网络出现拓扑变更时候的业务收敛时间做出很高的要求。实践阅历表明，采纳STP协议作为拓扑爱护的网络，业务收敛时间在几十秒的数量级；后来的RSTP对STP机制进行了改进，业务收敛时间在志向状况下可以限制在秒级左右；MSTP主要是RSTP的多实例化，网络收敛时间与RSTP基本相同。近几年，随着以太网技术在企业LAN网络里面得到广泛应用的同时，以太网技术起先在运营商城域网络发展；特殊是在数据，语音，视频等业务向IP融合的趋势下，增加以太网本身的牢靠性，缩短网络的故障收敛时间，对语音业务，视频等业务供应满足的用户体验，无论对运营商客户，还是对于广阔的企业用户，都是一个根本的需求。为了缩短网络故障收敛时间，H3C推出了革新性的以太环网技术——RRPP（RapidRingProtectionProtocol，快速环网爱护协议）。RRPP技术是一种特地应用于以太网环的链路层协议，它在以太网环中能够防止数据环路引起的广播风暴，当以太网环上链路或设备故障时，能快速切换到备份链路，保证业务快速复原。与STP协议相比，RRPP协议具有算法简洁、拓扑收敛速度快和收敛时间与环网上节点数无关等显著优势。H3C基于RRPP的以太环网解决方案可对数据，语音，视频等业务做出快速的爱护倒换，协同中学低端交换机推出整体的环网解决方案，为不同的应用场景供应不同的解决方案。2

技术应用背景当前多数现有网络中采纳星形或双归属组网模型，多会存在缺乏有效爱护和奢侈网络资源等诸多问题，如下图所示：

图1城域网现网存在的问题双归属网络中，汇接局和中心机房之间为了保证牢靠性部署双链路上行，但实际应用中这两链路或光纤都处于一个地沟或管道中，这样就出现了SRG（sharedriskgroup）共享风险组，链路爱护无任何意义；同时该种网络中还会奢侈核心交换机的端口资源和光纤资源。环网优化后的结果如下图所示：图2环网应用到城域网中的优势环网拓扑下的网络由于节点间的光纤分别走不同的管道，不会存在SRG的问题，同时供应快速的爱护倒换。H3C以太环网解决方案，胜利地解决现网存在的问题，既节约用户建网成本，又提高网络的牢靠性，满足不同应用场合的需求。H3C以太环网解决方案主要应用于企业网和运营商两个市场；通常的应用场景共同特点：光纤资源紧缺，核心设备端口资源惊慌，要求成本限制，要求高牢靠性。H3C针对这部分市场，提出高性价比的、简约的以太环网解决方案，在不增加任何硬件成本的基础上供应网络的高牢靠性。3

技术特色以太环网解决方案中的RRPP是H3C提出针对环网拓扑架构的爱护协议，收敛速度快，为网络供应高牢靠爱护；除快速的业务爱护以外，以太环网解决方案是一个低成本的实现方案，并不须要更换硬件，可以在传统的Gigabit以太网口上实现快速业务爱护。4

技术实现方案以太环网解决方案的核心技术是RRPP环网技术，下面的重点介绍该RRPP环网技术的基本实现机制：4.1

RRPP基本概念

RRPP域（RRPPDomain）RRPP域由整数表示的ID来标识，一组配置了相同的域ID和限制VLAN，并且相互连通的交换机群体构成一个RRPP域。一个RRPP域具有如下的组成要素：

RRPP环一个RRPP环物理上对应一个环形连接的以太网拓扑，一个RRPP域由彼此相交的多个RRPP环构成，其中有一个为主环，其他环为子环。相切环状况下可以都配置为一个主环；一个RRPP域也可以只包含一个RRPP环。RRPP环的角色由用户通过配置确定。

RRPP限制VLAN每个RRPP域可以具有两个限制VLAN，分别叫做主限制VLAN和子限制VLAN。主环的协议报文在主限制VLAN中传播，子环的协议报文在子限制VLAN中传播。

主节点主节点是RRPP环上的主要决策和限制节点。每个RRPP环上必需有一个主节点，而且只能有一个。主节点的环上端口分为主端口和从端口，环完整的状况下，通常阻断从端口。

传输节点环上除主节点之外的其它节点都可以称为传输节点（边缘节点和协助边缘节点事实上是特殊的传输节点）。一个RRPP环上可以有多个传输节点，如下图所示：图3RRPP环网示意图

主端口和从端口主节点和传输节点接入以太网环的两个端口中，一个为主端口，另一个为从端口，端口的角色由用户的配置确定。主节点的主端口和从端口在功能上是有区分的。主节点从其主端口发送环路状态探测报文即Hello报文，假如能够从从端口收到该报文，说明本节点所在RRPP环网完整，因此须要堵塞从端口以防止数据环路；相反假如在规定时间内收不到探测报文，说明环网故障，此时须要放开从端口以保证环上全部节点的正常通信。传输节点的主端口和从端口在功能上没有区分。端口的角色同样由用户的配置确定。

4.2

RRPP环（RRPPRing）

RRPP基本原理1.

RRPP协议基础

每个域上全部节点配置相同的RRPP域ID和限制VLAN

协议报文在限制VLAN中传播2.

正常工作原理

RRPP环主要由一个主节点、多个传输节点和限制VLAN构成，主节点配置主端口和从端口，正常工作时主节点周期性地从主端口发送Hello报文，从端口一旦接收到自己发送Hello报文，马上堵塞从端口。限制VLAN主要传输RRPP的限制报文，有效爱护限制报文。图4RRPP正常工作示意图3.

Polling机制Polling机制是RRPP环的主节点主动检测环网健康状态的机制，主节点周期性地从其主端口发送Hello报文，依次经过各传输节点在环上传播。假如主节点的从端口能收到自己发送的Hello报文，说明环网链路完整；否则假如在规定时间内收不到Hello报文，就认为环网发生链路故障。处于故障状态的主节点从端口收到自己发送的Hello报文，马上迁移到环复原状态，堵塞从端口并刷新转发表，而且主端口发送刷新转发表的报文通知全部传输节点放开临时堵塞端口和刷新转发表。4.

链路状态变更通知机制链路状态变更通知机制是一种比Polling机制更快处理环网拓扑变更的机制，这一机制的发起者是传输节点。传输节点总是在监测自己的端口链路状态，一旦状态发生变更，它就会通过发送通知报文把这种变更通知主节点，然后由主节点来确定如何处理。假如检测到端口Down，将会发送故障通知报文。主节点接收到该报文会马上放开从端口，刷新本地转发表的同时发送报文通知其他节点刷新转发表。图5RRPP故障处理过程示意图5.

故障复原机制环故障状态的主节点通常从端口接收不到自己发送的Hello报文；故障节点的链路复原也会进入临时堵塞状态，但环的Hello报文可以通过该堵塞端口，这样主节点会接收到自己发送的Hello报文，主节点认为环已经复原正常，马上堵塞从端口且刷新转发表，并同时从主端口发送报文通知全部传输节点放开临时堵塞端口和刷新转发表，传输节点接收到该报文后会马上放开临时阻赛端口且刷新转发表。4.3

以太环网解决方案的优势1、高牢靠以太环网上任一链路或节点的发生故障时，以太环网解决方案能保证链路倒换时间为50ms以内，业务倒换时间在50-200ms之间，并且供应对各种业务的快速爱护倒换，提高网络的可用性；2、低成本H3C公司的RRPP技术并没有变更传统以太网的硬件，全部正在网络中运行的中高端交换机都可以通过软件升级支持GE端口的RRPP特性，并且H3C公司会不断丰富支持RRPP技术的端口类型，扩展这种低成本爱护技术的运用范围；3、算法简洁以太环网的主节点负责整个环的收敛计算，其他节点只是传输和响应更新报文，简化了软件处理过程，保障软件的健壮性；4、广适用H3C以太环网解决方案业务爱护时间与环网节点数目、设备负荷、网络所承载业务、网络流量等因素无关；环网节点数目无关：在组建大规模环网时，RRPP技术依旧能够保证50－200ms的倒换时间；设备负载无关：即设备运行困难协议时，如配置多种ACL规则、作MPLSPE等状况下，也不影响网络的收敛时间；网络承载业务无关：不管上层运行什么样的业务，如语音、视频等，RRPP技术都能够保证极短的切换时间；网络流量无关：在大流量的状况下也可以保证毫秒级的自愈爱护时间，在业务不断增长、数据量不断加大的状况下，以太环网技术依旧可以保证业务的快速倒换。5、供应全系列交换机的整体的环网解决方案，适用于不同的应用场合；

5

典型应用组网5.1

城域网应用场景：图6以太环网在城域网中的应用如图所示为目前常用的城域网组网模式：城域以太网中主要采纳两级环网架构：一级汇聚层，主要是PE-AGG（PE汇聚设备）之间通过RRPP环来构建，实现快速切换；另一级接入层，主要是PE-AGG与UPE之间；两级环网主要采纳相切方式。接入PE挂接在汇聚的SPE上。城域以太网构建通常有两种思路一个是大二层，PE-AGG到UPE都处于二层转发模式；另一种就是MPLS到边缘，全部设备都是L3MPLS；不论何种模式或建设思路，RRPP都可以供应低成本的快速爱护倒换的高牢靠性。5.2

企业或园区网应用场景图7以太环网在企业网的应用大型公司的园区通常分为四个部分，生产区、总部、办公区、研发区，四个部分之间须要互通，同时在网络中运行着研发的交互数据、生产的ERP调度数据、各种办公OA数据，生产区的视频监控数据、总部的行政审批电子流等各种数据。研发的交互数据假如出了问题可能很长一段时间的工作就完全奢侈了，生产资源的调度中断带来的是企业的干脆损