以太网保护切换技术分析-基础电子

精品文档-下载后可编辑以太网保护切换技术分析-基础电子随着以太网技术的迅速发展，其应用范围越来越广，以太网的保护切换功能也变得尤为重要。所谓保护切换，就是在网络某一链路出现故障后，网络设备能将用户数据包的传输路径快速切换到另一条可用路径上，并保证数据包仍能正确到达所期望的目的地。为了提供可切换的新路径，网络必须保证两点之间的物理链路不是的，必须有备份的链路。

曾有几家设备厂商提出各自解决方案，但都有一些缺陷。后经多次讨论，ＩＴＵ－Ｔ（国际电信联盟远程通信标准化组）于今年２月制订了关于以太网单环网络的保护切换方案，即Ｇ．８０３２标准。下面介绍一下该标准的基本内容，但为了展示其优点，先介绍一下ＩＥＴＦ（互联网工程任务组）于２００３年发布的具有较大影响的以太网自动保护切换方案ＲＦＣ３６１９。

一、ＲＦＣ３６１９

该方案的实现过程如下：

图１是由６台交换机构成的环网。首先，选择一台交换机，例如Ｓ１，作为主控节点。在环上各链路均正常的情况下，Ｓ１将它的一个端口阻塞，以防止逻辑成环而产生网络风暴。Ｓ１如何判断环路是完好的呢？它定时（比如每隔１秒）从一个端口向外发送检测帧，该帧经过环上节点逐个传递。如果该检测帧能从Ｓ１的另一个端口回来，Ｓ１认为环路是完好的。

当环上某条链路发生故障，例如Ｓ３和Ｓ４之间的链路发生故障时，Ｓ３和Ｓ４先把自己与故障链路相连的端口阻塞，然后向主控节点Ｓ１发送Ｌｉｎｋ－ｄｏｗｎ类型的消息，告诉它有链路故障。主控节点收到通知后，把它的后备端口打开，发送类型为Ｆｌｕｓｈ－ｄｏｗｎ的消息给环上所有节点，告诉它们：环上有链路故障，请刷新地址转发表，如图２所示。这就实现了网络的快速保护切换。

在实际环境中，Ｌｉｎｋ－ｄｏｗｎ消息在向主控节点传送的过程中有可能丢失。但是，因为主控节点在定期发送检测帧，所以，即使Ｌｉｎｋ－ｄｏｗｎ消息丢失，主控节点也可以根据收不到检测帧这一点来判断环路出现了故障。不过这种判断方法的反应速度显然比较慢。需要说明的是，环路出现故障后，Ｓ１仍继续定期发送检测帧。

当Ｓ３和Ｓ４之间的链路恢复正常时，检测帧得以穿过，主控节点Ｓ１发现检测帧成功返回，于是认为环路恢复正常，便再次阻塞其后备端口，并发送类型为Ｆｌｕｓｈ－ｕｐ的消息给环上所有节点，告诉它们：环上链路恢复正常，请刷新地址。

仔细分析一下上述环网保护方法，不难看出它有以下几个弱点：

１．如果Ｌｉｎｋ－ｄｏｗｎ消息在送往主控节点的途中因故丢失，则主控节点只能依赖检测帧超时未返回来判断环路出现故障，而这个超时时间一般很长。例如，假设检测帧是每隔１秒钟发送一个，主控节点考虑到个别帧意外丢失的可能，通常需要将其返回的超时时间设定为２秒或３秒以上。这显然达不到快速切换的目的。

２．若链路故障是单向的，检测帧超时机制可能检测不到该故障。举个例子，假设Ｓ３和Ｓ４之间的那条链路出现的是Ｓ４→Ｓ３的单向故障（Ｓ３→Ｓ４是正常的），那么，逆时针方向传递的检测帧仍然能够顺利地在环上传递，Ｓ１无法据此判断环路故障，而只能根据Ｌｉｎｋ－ｄｏｗｎ消息来判断了。

二、Ｇ．８０３２标准

鉴于ＲＦＣ３６１９存在上述弱点，有几家通信设备厂商曾向ＩＴＵ－Ｔ提交了自己的方案，但都存在一些缺陷。经过多次讨论，ＩＴＵ－Ｔ于２００８年２月制订了Ｇ．８０３２标准。该标准与ＲＦＣ３６１９存在明显不同，主要区别如下：

１．不发送检测帧。

２．链路发生故障后，发生故障的链路两端的节点开始定期反复发送Ｌｉｎｋ－ｄｏｗｎ消息，以避免消息丢失。发送Ｌｉｎｋ－ｄｏｗｎ消息的时间间隔不是均匀的，它有个特点：开始的三个Ｌｉｎｋ－ｄｏｗｎ消息时间间隔很短，短至毫秒级，后面的Ｌｉｎｋ－ｄｏｗｎ消息则以秒级的间隔较慢地发送。显然，这很好地解决了快速切换和减轻网络负担之间的矛盾。

３．链路恢复正常后，该链路相邻的两个节点也开始定期反复发送链路恢复的Ｌｉｎｋ－ｄｏｗｎ消息给主控节点。但是，主控节点在收到该消息后并不能立即断定整个环路恢复正常，而必须等待一段时间，看是否有消息到来。如果没有Ｌｉｎｋ－ｄｏｗｎ消息到来，则可断定环路恢复正常。这是考虑到环上可能出现两处链路故障的情形。我们假设Ｓ３和Ｓ４之间链路发生故障，Ｓ３和Ｓ４将反复发送Ｌｉｎｋ－ｄｏｗｎ消息给主控节点，如果Ｓ４和Ｓ５之间的链路也发生故障，则Ｓ５也将反复发送Ｌｉｎｋ－ｄｏｗｎ消息。若Ｓ３和Ｓ４之间的链路忽然恢复了，主控节点将收到Ｓ３发来的链路恢复的消息，但它不能立即断定环路恢复，而必须等待一小段时间，在这段时间里，Ｓ１将收到Ｓ５发来的Ｌｉｎｋ－ｄｏｗｎ消息，于是认为环路并未恢复正常。

以上的讨论仅针对单环网络而言。在实际应用中，以太网络经常出现多个环相交、相切等情况。对于多环网络，如何做到既能实现链路出现故障时进行快速