RRPP快速环网保护协议

RRPP快速环网保护协议全球电信业正面临着严峻的挑战。

VoIP的冲击使传统话音业务收入的比重持续下降；IPTV的兴起导致带宽数十倍增加而视频业务的收费价格却在降低；数据业务的增长明显趋缓。

运营商面临业务转型和大幅降低成本的考验。

电信级以太网技术成为这一转变中构建城域网的主力。

在支持多业务承载，推动发展Triple-Play业务，中继无线网络和互联企业网络需求中，电信级以太网技术逐渐成熟；另外，以太网巨大的经济性优势，被公认是解决运营商成本问题的法宝。

图 1 电信级以太网技术电信级以太网技术（即运营商级以太网技术）是一种用于构建城域范围的大网络的组网技术，所以也被称为城域以太网技术。

不同组织或企业面向不同国家、不同地区运营商的网络特点，推出了不同的市场技术。

目前，主要是三种方式：IETF主导的超级以太网方式。

关键技术是MPLS PWE (MPLS Pseudo Wire Emulate)加VPLS（Virtual Private LAN Service）；IEEE与ITU主导的PBB（Provider Backbone Bridge）和PBT(Provider Backbone Trunk)方式。

主要技术标准是IEEE 802.1ah/MiM(MacInMac)和ITUSG15 G.PBT；各大厂商主导的增强以太网方式。

目前流行的市场技术主要是RPR（Resilient Packet Ring，IEEE 802.17），SPB（Shortest Path Bridging，IEEE802.1ao），RRPP（Rapid Ring Protection Protocol，H3C），EAPS（Ethernet Automatic Protection Switching，IETF RFC 3619，Extreme Networks），MRP(Metro Ring Protocol，Foundry Networks)，MMRP(Multi Mater Ring Protocol，Hitachi Cable)，ERP(Ethernet Ring Protection，Siemens AG)，…其中，RRPP是我司自主知识产权的专门应用于以太网环网的链路层拓扑控制协议。

它在以太网环中能够阻断冗余链路，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，能实现50ms的保护倒换，迅速切换到备份链路，保证业务快速恢复；并且具有收敛时间与环网上节点数无关的显著优势；同时，环网的组网模式可以避免SRG（Shared Risk Group）共享风险组问题。

1 RRPP基本原理1.1 环接网络的基本拓扑环接网络根据拓扑可以划分为图 1所示的三种基本类型：单环（Single-Ring）：由多个节点组成的闭链；相切环（Tangent-Ring）：只存在一个公共节点的两个环；相交环（Intersect-Ring）：存在两个公共节点的两个环；图 2 单环、相切环和相交环其他环接拓扑可以视为由这三种基本拓扑组成。

1.2 RRPP基本概念RRPP应用于物理上环接在一起的一组设备上，我们称这组设备的网络结构为物理拓扑。

由于IEEE 802.1Q规定的桥接网络中，数据是属于某一个VLAN的，RRPP实际管理的是一个或一组VLAN。

我们称RRPP管理的物理环接网络上的一个VLAN或一组VLAN的逻辑结构为逻辑拓扑。

RRPP域（RRPP Domain）：RRPP域由一组配置了相同域ID、控制VLAN和数据VLAN的环接的节点设备组成。

一个RRPP域就是一个RRPP协议的实例，一个RRPP域存在于一个逻辑的环接网络上。

RRPP环（RRPP Ring）：RRPP环对应RRPP域管理的逻辑环接网络中的一个逻辑环，RRPP环的彼此互连构成整个RRPP域。

其中只能由有一个为主环，其他环为子环。

RRPP域可以只包含一个主环或一个子环（单环），也可以由一个主环和多个子环环接而成（相交环）。

环通过下面两种稳定状态来表示环上是否存在节点或链路的故障：完整状态（Complete State）和故障状态（Failed State）。

图 3 RRPP基本概念主节点（Master Node）：主节点在RRPP环上必须唯一存在，是RRPP环上的主要决策和控制节点。

主节点负责阻塞和放开环上的冗余链路，发送和监控Hello检测报文，接收其他节点故障通知。

根据环上是否存在链路故障来划分，主节点分为故障状态（Failed State）和完整状态（Complete State）。

由于RRPP通过主节点控制整个环的状态，所以主节点的状态就对应环的两种状态传输节点（Transit Node）：环上除主节点之外的其它节点都称为传输节点(边缘节点和辅助边缘节点实际上是特殊的主节点或传输节点)。

一个RRPP环上可以有多个传输节点，也可以没有传输节点。

传输节点主要负责检测环上的链路或者节点故障并通知主节点。

同时，传输节点还会接收来自主节点的各种报文，刷新自己的状态或参数。

根据传输节点环上两个端口的状态划分，传输节点有3种状态：链路Up状态（Link-Up State）：两个环上端口都Up，且都处于转发状态；链路Down状态（Link-Down State）：至少存在一个环上端口Down；临时阻塞状态（Pre-forwarding State）：两个环上端口都Up，至少一个环上端口处于阻塞状态。

主端口（Primary Port）：这个概念只对主节点有效。

主节点主端口负责发送Hello 检测报文。

副端口（Secondary Port）：这个概念只对主节点有效。

主节点副端口负责控制冗余链路阻塞、转发状态。

控制VLAN（Control VLAN）：用于转发RRPP协议报文。

控制VLAN只能包含RRPP节点接入以太环网的端口。

每个RRPP域配有两个控制VLAN，分别为主控制VLAN和子控制VLAN，主环协议报文在主控制VLAN中传播，子环协议报文在子控制VLAN中传播，主、子控制VLAN的（参见图 4）。

图 4 子环的RRPP端口只包含子控制VLAN主环的RRPP端口既要属于主控制VLAN，同时也要属于子控制VLAN由于主环的报文只在主环内部转发，主控制VLAN只存在于主环的RRPP端口上。

由于主环被看作是子环的一个逻辑节点，子环的报文需要通过主环透传，子控制VLAN即存在于子环的RRPP端口，还存在于主环的RRPP端口。

数据VLAN组（Data VLAN Group）：与控制VLAN相对，RRPP域用来传输数据报文的VLAN组称为数据VLAN组。

要注意的是，数据VLAN组内的VLAN不一定已经在设备上创建，也不一定已经有端口加入，是指由RRPP域控制其转发状态VLAN。

可以看出，数据VLAN组就是映射到RRPP实例的VLAN集合。

数据VLAN中可以包含RRPP端口，也可以包含非RRPP 端口。

虚拟节点（Virtual Node）：图 5所示的相交环拓扑中，主环作为一个逻辑节点加入子环中，主环称为子环的虚拟节点。

图 5 虚拟节点虚拟节点可以作为子环的传输节点，也可以作为子环的主节点；另外，虚拟节点同样具有主端口和副端口。

为了便于设备配置和文档描述，目前的版本中虚拟节点的副端口所在的物理节点称为边缘节点（Edge Node），虚拟节点的主端口所在的物理节点称为辅助边缘节点（Assistant Edge Node），在不需要细致区分时，边缘节点、辅助边缘节点统称为边缘节点，虚拟节点的主、副端口统称为边缘端口（Edge Port）。

子环协议报文隧道（Sub Ring Packet Tunnel）：主环作为子环虚拟节点需要象普通节点一样透传子环协议报文。

图 6 子环协议报文隧道在图 6所示的主环上，主环连接子环的两个边缘节点间，存在的两条用于传输子环协议报文的路径称为子环协议报文隧道。

为了防止子环协议报文在主环上形成环路，同一时刻，两条SRPT路径中至多只有一条导通。

1.3 RRPP报文1.3.1 RRPP报文类型环网健康检测报文（Hello）：由主节点发起，对网络进行环路完整性检测。

链路故障通知报文（Link-Down）：由传输节点发起，用来通知主节点环网发生故障。

刷新FDB通知报文（Common-Flush-FDB）：由主节点发起，用来通知环上所有传输节点环网故障，刷新转发表。

环网恢复刷新FDB报文（Complete-Flush-FDB）：由主节点发起，用来通知环上其它节点环网恢复，刷新转发表，放开处于阻塞状态的端口。

SRPT状态检查报文（Edge-Hello）：由子环的边缘节点周期性的向两条SRPT发送，同子环的辅助边缘节点接收，用来检查子环的SRPT是否畅通。

SRPT故障通知报文（Major-Fault）：由子环的辅助边缘节点周期性的从边缘端口发送出去，边缘节点接收，用于通知边缘节点检查到两条SRPT均故障。

1.3.2 RRPP报文格式RRPP报文格式和各域的含义如下：表 1 RRPP报文格式Destination MAC Address：48bits，协议报文的目的MAC。

Source Mac Address：48bits，协议报文的源MAC，总是0x000fe203fd75。

EtherType：8bits，报文封装类型域，总是0x8100，表示Tagged封装。

PRI：4bits，COS(Class of Service)优先级，总是0xe0。

VLAN ID：12bits，报文所在VLAN的ID。

Frame Length：16bits，以太网帧长度，总是0x48。

DSAP/SSAP：16bits，目的服务访问点/源服务访问点，总是0xaaaa。

CONTROL：8bits，总是0x03。

OUI：24bits，总是0x00e02b。

RRPP_LENGTH：16bits，RRPP协议数据单元长度，总是0x40。

RRPP_VERS：16bits，RRPP版本信息，当前是0x0001。

DOMAIN_ID： 16bits，报文所属RRPP域的ID。

RING_ID：16bits，报文所属RRPP环的ID。

SYSTEM_MAC_ADDR：48bits，发送报文节点的桥MAC。

HELLO_TIMER：16bits，发送报文节点使用的Hello定时器的超时时间，单位(s)。

FAIL_TIMER：16bits，发送报文节点使用的Fail定时器的超时时间，单位(s)。

LEVEL：8bits，报文所属RRPP环的级别。

HELLO_SEQ：16bits，Hello报文的序列号。

1.4 RRPP基础环网中的各个节点通过对端口上数据VLAN组转发状态、协议报文收发和转发表刷新的控制，实现协议规定的所有功能。