以太网中双上行组网的弹性链路的设计与实现

文章编号：1〇〇9 -2552(2017)01-0116-05D O I：10. 13274/j. cnki. hdzj. 2017. 01. 027

以太网中双上行组网的弹性链路的设计与实现

罗致\刘琼2,戴非3

(1.武汉邮电科学研究院，武汉430074; 2.武汉烽火网络有限公司，武汉430074; 3.江西师范大学，南昌330022)

摘要：为了在双上行组网的网络拓扑中避免形成环路，并进行冗余备份和快速倒换，传统方法是使用STP。但现有的STP的收敛速度慢，丢失流量较多，倒换时间较长，且协议复杂，会占 用以太网交换机的大量资源◦针对这些问题，提出了一种在双上行组网中实现主备链路冗余备份和快速倒换的弹性链路（R Link，Resilient L in k)解决方案。对该方案的测试表明，能够实现预期的功能，并且占用资源少，易于操作。

关键词：弹性链路；双上行组网；保护倒换；监控链路

中图分类号：TN915.4 文献标识码：A

Design and implementation of the resilient link in the dual

uplink network in the Ethernet

LUO Zhi1，LIU Qiong2，DAI Fei3

(1. W uh an R esearch Institute o f P osts and T eleco m m u n ication s，W uh an 430074,C h in a；

2 .W u h a n F ib erhom e N etw ork C o.，L t d.，W uh an 430074, C hina ；

3 .J ia n g x i N orm al U n iv ersity，N an ch ang 330022, C h in a)

Abstract ：In order to avoid the formation of loop network topology in dual uplink network，and provide redundant backup link and fast switching，the traditional method is to use the STP protocol.But the convergence speed of STP is more slowly，loss rate is higher，switching time is longer，and the protocol is too complex that w ill occupy a lot of resources of Ethernet switch.To solve these problems，this paper puts forward a kind of solution that resilient link(R Link)in dual uplink network to achieve the main preparation of link redundancy and fast switching.The testing results shows that it can achieve the expected function，and occupy less resources，easy to operate.

Key words：resilient lin k；dual uplink network；protection switching；monitor link

y信息疼术2017卑第1期

数据通信设备的双上行组网是用于提供链路

备份的常用组网方式[1]。如图1所示，由于双上行

组网中的环路（M3-M1-M0-M2-M3)容易引起广播

风暴，因此，该组网方式下一般通过生成树协议

(STP)阻塞冗余链路，消除环路。当主用链路故障

时，将流量切换到备用链路虽然这种方案从功能上

可以实现冗余备份的要求，但是在性能上却不能达

到很多用户的要求，因为即使采用快速生成树协议

的快速迁移，也只能是秒级的收敛速度，且丢包较 多，不适合对收敛时间有很高要求的组网环境[2-3]。为此，本文提出了 R Link(R esilientLink)解 决方案，针对双上行组网，实现主备链路冗余备份 及快速倒换。

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图1双上行组网示意图

收稿日期：2015 -12-23

作者简介：罗致（1991 -)，男，在读硕士研究生，研究方向为数字通信

。

1R L in k工作机制

从功能上来讲，R L in k协议由实现链路备份、快 速倒换的R L in k模块和实现链路监控的M L in k联动 功能模块组成。R L in k的一个重要概念是RLink 组，一个R L in k组包含两个成员端口，其中一个被指 定为主端口（Master Port)，另一个被指定为备端口 (Slave Port)。正常情况下，只有一个端口（主端口 或副端口）处于转发(FORWARD)状态，另一个端口 处于阻塞（BLOCK)状态。当处于转发状态的端口 发生链路故障时，R L in k组会自动将该端口阻塞，并 将之前阻塞状态的端口切换到转发状态，在毫秒级 的时间内实现流量从主用链路到备用链路的切

换[4]。根据实现方式的不同，R L in k组可分为基于 单台设备实现的单点上联模式和基于双台设备实现 的双点上联模式。

1.1单点上联模式

(1) 单点模式R L in k组的初始化

当R L in k组开始运行时，如果王备端口的链路 状态都为lin ku p，则主端口优先进入转发状态，从端 口进入阻塞状态;如果两个成员端口的链路不全为 lin k u p状态，则链路状态lin k u p的端口优先进入转 发状态。另一个则进入阻塞状态；当R L in k组运行 时，没有一个成员存在或者仅有一个成员存在，则先 加入的链路状态为lin k u p的端口优先进入转发状 态，另一端口则进入阻塞状态。

(2) 单点模式R L in k组的运行机制

R L in k组运行过程中，如果处于转发状态的主 端口或与之相连的链路发生故障，主端口将切换为 阻塞状态，而原处于阻塞状态的从端口进入转发状 态，从而达到快速保护倒换的目的。当原主用链路 从故障中恢复后，可以继续维持在阻塞状态，不进行 抢占，从而保持流量的稳定。也可以使用回切功能 来恢复主用链路的转发功能。当R L in k组发生链路 切换后，网络中的M A C表项可能已经错误，为了减 少流量的丢失需要对M AC表项进行刷新。

单点模式的运行机制如图2所示，M3可以看成 是网络A的出口。M1和M2是双上行节点。在节 点M3处配置了 R L in k组，端口 A为主端口，端口 B 为从端口。正常情况下，端口 A为转发状态，端口 B 为阻塞状态，网络A通过M3的主端口 A经由主用 链路L1通往M0。当主用链路L1发生故障时，M1将阻塞主端口，从端口则从阻塞状态进入转发状态。即网络A的上行链路从M3-M1-M4-M0倒换到M3- M2-M5-M0，整个倒换过程的耗时为毫秒级，在倒换 后刷新相应的M AC表项。1.2双点上联模式

单点上联模式可以比较好地保护上行链路不受 故障出现的影响，但是当M3出现故障时，网络A通 往M0的通路就断了。因此，单点上联模式具有一定 的局限性。为了解决某台设备故障（非端口链路故 障)而引起的双上行链路失效的情况，R L in k还支持 双点上联模式。双点上联模式是基于双台设备实现 的，R L in k组的主端口和备端口被配置在不同设备 上，这样可以很好地保护双上行组网不受某台设备故 障的影响。双点上联模式适用于解决双上行组网中 的某台设备出现故障，无法及时得到维修的场景。

(1) 双点模式R L in k组的初始化

由于R L in k组配置在不同的节点上，主从节点 各自单独进行初始化。正常情况下主从端口的初始 化状态都为阻塞状态。初始化后，主、从端口互相周 期性发送H ealth报文来告知对方自己的状态，主节 点接收到从节点的H ealth报文后，把主端口的状态 置为转发状态。至此，该R L in k组将进入正常的无 故障运行状态，即主端口转发状态，从端口阻塞状 态。也有可能从端口先于主端口存在。当从端口接 收主端口的H ealth报文超时后，从节点会把从端口 置为转发状态。

(2) 双点模式R L in k组的运行机制

如图3所示，M3和M4是网络A的双上行组网 中的两个上行节点。主、从端口通过互相周期性发 送H ealth报文来告知对方自己的状态。R L in k组的 主端口配置在M3的端口 A上，从端口配置在M4 的端口 B上。主端口 A为转发状态，从端口 B为阻 塞状态。主节点M3和从节点M4通过网络A周期 性发送H ealth报文来告知对方本节点中R L in k成员 端口的状态。其中，M3通过网络A和M4进行通信 的链路可以是多条链路。只有当M3和M4之间的 所有链路发生故障时，才认为M3和M4的通信链路

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