校园网核心环网解决方案

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大中小 1 前言
随着万兆以太网技术的飞速发展以及应用的不断提升， 采用性价比极高的以太网技术来构建 大型的企业网、城域网已经成为一个不可阻挡的趋势。在这类规模大、业务多的网络环境里面， 传统的多级级联式的树型以太网， 在故障恢复时间、 保护机制以及对组播应用的支持方面还存在 一定不足，难以支持宽带数据网络用户不断发展的需求。以太网（IEEE 802.3）始终没有解决快 速收敛问题。 任何链路的中断会导致网络长达数十秒的不可使用， 这对承载于网络上的各种实时 业务是难以忍受的。为了解决快速收敛的问题，IEEE 工作组又提出了 IEEE802.17 RPR 技术，RPR 达到了 50ms 倒换的自愈保护能力。但是相对传统低成本的以太网技术，投资额成了 RPR 应用的 一个障碍， 通常只有对可靠性要求非常严格的用户才会考虑使用 RPR 技术， 而更多的用户需要一 种将以太网低成本与 RPR 高可靠相结合的技术， 既可以大幅减少网络自愈的收敛时间， 而又不会 增加投资额。 锐捷网络以太环网技术作为一种大型的环形以太网部署技术， 将高端的万兆链路技术和高性 能、高可靠性的环网自愈协议相结合，解决了传统数据网保护能力弱、故障恢复时间长等问题， 是高端网络部署的一种重要的技术选择和解决方案。RERP 是一个专门应用于以太网环的链路层 协议，是锐捷网络针对以太环网应用推出的高可靠性的解决方案。可以防止环路上的广播风暴， 链路故障时具有快速收敛的特点。以太环网保护技术在 RFC3619(EAPs)中有一个初步的描述，但 仅仅是作为一个参考草案， 目前业界仅有少数厂商提供了相关的产品实现。 锐捷网络基于对万兆 以太网技术的深刻理解，在 RFC3619 的基础上，自主开发了 RERP 协议，并已在锐捷网络的 RG-S8600、RG-S9600 等高端系列交换机上实现。
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校园网核心环网需求分析

传统核心网络设计模 模型图
传统 统核心网络的 的优点： 设备稳定可靠 靠性较高、运 OSPF 收敛 运行 敛时间在十几 几秒时间左右， ，基本满足校 校园网日常应 应用； 还可以优 优化提升的机 机会点： 1、链路 路稳定可靠性 性较低，如果 果光纤被挖断， ，网络中断，存在 SRG 共享风险组； 2、传统核心 心网络收敛速度较慢，无法 法满足学校视 视频会议、语音 音与视频点播 播等实时业务 务的要 求； 3、如何更好的节省 省核心网络的 的端口资源和光 光纤资源？ 4、出现网络 络故障恢复相对较慢，任何 何链路的中断 断会导致网络长 长达数十秒的 的不可用；导 导致运 营校园 园网大量用户投诉。 2.1 需要满足 足学校语音与视 视频点播等实 实时业务
核心网收敛速度 核 度慢，无法满 满足学校语音与视频点播等 等实时业务的 的要求。 2.2 需要满足学 学校运营需求 求，保证故障恢 恢复时间
出现网络故障 障恢复较慢， 任何链路的中断会导致网 网络长达数十 十秒的不可用； ； 导致运营校 校园网 大量用户投诉。 大 2.3 需要更高的链 需 链路保护，解决 决存在的管道 道共享风险组 组
双归属核心网络中，光纤 纤都处于一个地沟或管道中 中，出现了 SR 共享风险组 RG 组，链路保护 护存在 风险。 2.4 需要提高 高交换机端口 口及光纤资源利 利用率
双归属核心 心网络比较浪 浪费核心交换机的端口资源 源和光纤资源 源。

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校园网核心环网 校 网解决方案 3.1 解决方案 案拓扑图
RERP 应用于 于以太环网，链 链路故障时可 可以提供小于 50ms 的快速收敛，从而实 实现链路的快 快速切 换。保证 IP 电话 话、视频会议等 等业务完全不 不被网络切换 换所影响。在 R RERP 环网上可 可以承载 IPv v4/v6 业务 务、MPLS 业务 务。以太环网作 作为一种大型 型的环形以太 太网部署技术， ，将高端的万 万兆链路技术和高 性能 高可靠性的 能、 的环网自愈协议相结合， 解决了传统数据 解 据网保护能力 力弱、 故障恢复 复时间长等问 问题， 是高端网 网络部署的一 一种重要的技术选择和解决 决方案。
3.2 3.2.1 1
解决方案技术 术原理简介 健康检测与 与端口堵塞

图 3-1 主节点的环路阻断 3
如图所示，主 主节点定期从 从主端口向 Re egion 发送 RE Hello 报文来检测链路 ERP 路健康状况，如果 Regi 中的所有 ion 有链路都是健康 康的，则该报 报文会在主节 节点的从端口接 接收到。在正 正常情况下，主节 点通 通过将从端口阻塞，使得所 所有数据 vlan 的数据在该 n 该端口上不会被 被转发，从而 而可以剪除整 整个环 网中的二层环路 路。 3.2.2 链链路中断与 与业务流恢复 复
图 3-2 链路 路发生故障与 与业务流恢复
当环网中某条 条链路出现故 故障， 比如说传 传输节点 1 设备和传输节 2 设备间的 设 节点 的线路中断掉 此 掉， 时传 传输节点 1 和传输节点 2 都 都会识别到线 线路中断的情况 况(线路 DOWN N)。传输节点 1 会通过另一个 点 健康 康端口的 Cont trol Vlan 向主节点的从端 端口发送一个 个链路 LINK D DOWN 信息。传 传输节点 2 也通过 也 另一个健康 康端口的 Cont trol Vlan 向 向主节点的主端 端口发送一个 个链路 LINK D DOWN 信息。 主节点在收到 LINK DOWN 信息后将清除本机保存的 到 N 的的数据 VLAN 相关的二层 N 层转发信息和 和三层 的 IP 转发信息，以便重新学习新的地址信 信息。同时，主节点还将向环路发送 F FLUSH NOW 报文， 报 通知 知所有的传输节 节点设备清除 除所有数据 VL 相关的二 LAN 二层转发信息和 和三层的 IP 转发表， 时将从 同时 端口的阻塞状态 端 态恢复为转发 发状态，实现链路的切换和 和业务流恢复 复。 3.2.3 链路恢复与 与链路再切换

图 3-3 链路恢复与链路再切换 链
当环网的中断 断链路恢复时 时，比如说传 传输节点 1 和传 传输节点 2 间 间的中断线路又恢复连接( (线路 UP)。 。此时传输节 1 和传输节点 2 都会将 节点 将连接在这条 条刚恢复的链路 路两端的端口 口设置成临时 时阻塞 状态 不允许转发 态， 发任何数据 vl 的报文， lan 而后它们都通 而 通过之前健康的 的端口向主节 节点发送链路 LINK UP 通告。 主节点收到 LINK UP 通告 告后将从端口重 重新设置成阻 阻塞状态， 后主节点会通 而后 通过主端口和 和从端 口向 Region 发送 FLUSH NOW 报文通告 Reg 向 送 gion 中的各个 个传输节点清 清除所有数据 VLAN 中的二 二层地 址表 表信息和三层的 IP 转发表。传输节点 1 和传输节点 2 两台设备在 点 在收到主节点 FLUSH NO 报 点的 OW 文后 除了清除所 后， 所有数据 VLA 内的二层地 AN 地址表信息和三层的 IP 转 转发表外， 时将处于临时 同时 时阻塞 的端口 口恢复成转发状态。 3.2 2.4 主节点失 失效检测

图 3-4 主节点出现 4 现故障
用户可以指定 定某台传输节 节点设备为备 备份主节点。 如果备份主节点 如 点在一定时间 间内没有检测 测到主 节点 点发出的 HELL 报文后，将 LO 将认为主节点 点失效，同时自 自动将自己升 升级为主节点，并通过 Hel llo 报文 文告知 Region 内的其它传输节点设备更 n 更新主节点信 信息。 备份主节点切 切换为主节点 点后，会即刻将从端口阻塞 塞，防止可能 能的环路出现。 。由于主节点 点失效 有多 多种原因，包括 括：主节点两 两个端口的链路 路断裂、主节 节点二层交换异常、主节点 点二层交换正 正常但 软件 件异常无法发出 Hello 报文 在前两种情 文。 情况下， 于备份主节点无 由于 无法在从端口 口上接收到备 备份主 节点 点自己发出的 Hello 报文，因此一段时间之后，备份 份主节点将把 把从端口设置成 成转发状态。对于 主节 节点异常发不出报文的情况 由于主节点 况， 点的二层交换 换还是正常的 备份主节点 的， 点会在从端口 口上接 收到 Hello 报文， 到 ，因此备份主 主节点的从端 端口会一直处于 于阻塞状态。 如果备份主节 节点再次收到 到原来主节点 点发出的 Hello 报文， 则会将 将控制权重新 新交还给原有 有的主 节点 点，并将从端口设置成转发 发状态，然后 后自身重新降级 级为备份主节 节点。
3.3 3.3.1
典型应 应用模式 单环 环组网

当网络拓扑中只有一个环 环的情况下， 只需定义一个 RERP 域和一 RERP 环。 只 个 一个 。 每台设备都 都有两 个端 端口接入到环， ，网络设备间 间以环形拓扑通过 Trunk 口连接。当网络拓扑发生改 口 改变时，单环 环的收 敛时 时间最短。
3.3.2 3
相切环 环组网
锐捷网络 RE 支持多环相切组网，即 ERP 即网络拓扑中 中有多个环，各 各个环属于不 不同的域且相 相互之 间只 只有一个公共点 如图所示 Region1 和 Region2 由于 点。 示， 于业务需求需 需要进行互相通 通信。 通过配 配置， 我们 们指定两个 Re egion 共享一台设备，这样 样在该设备上 上将有两组主从 从端口分属于 于两个 Region n。这 两组 组主从端口间的 RERP 信息是隔离的，但 但数据报文却 却允许通信，从 从而保证了数 VLAN 连通 数据 通，但 各自 自的环路控制隔 这样该设备既能负责 隔离。 责两个 Region 间的数据转 又能在所 n 转发， 所属的两个 Re egion

里承 承担各自的环路 路保护角色。当网络规模较大，同级网 网络需要划分 分管理时，可以 以采用这种组 组网方 式。 3.3.3 3 相交环 环组网
网络中有两个 个或两个以上 上的环，两环相交有两个交 交点。交点即为两环公共节 节点。公共节 节点之 间直 直连的链路为两 两环的公共链 链路。此时只 只要配置一个域 域，选择其中 中一个为主环，其它的为子 子环。 在相 相交环中，主环 环可以为子环 环提供两条备 备份链路，使得 得组网的灵活 活性和稳固性加强。 4 解决方案 案价值和特点

高可靠：
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。
低成本：
以太环网相对 SDH/RPR 等环网技术说，最大的优势就是便宜。以太环网技术是一个基于以 太网技术的纯软件功能，无需要增加任何新硬件，实现十分简单，丝毫不增加组网成本；核心网 络采用环网架构可以提高交换机端口和光纤资源的利用率。
安全保障：
使用专属 VLAN 传送控制报文， 与其他数据报文隔离， 保证控制报文不受用户网络情况的影 响，保证其安全性，并且通过给此 VLAN 设置优先级，保证控制报文优先传输；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，同时提供快速的保护倒换；以太 环网的应用不会破坏 IP 分组交换的一些好处，比如带宽控制、链路复用等。 扩展性好： 以太环网和链路无关，只要是以太链路，无论 100M 还是 1G，或者 10G 都可以轻松部署，支 持链路聚合。 QoS 保证： 支持原有的以太网 Qos 能力，支持 Qos 平滑过渡。 带宽的利用率比较高： RERP 环上带宽只在通信的节点之间消耗， 单播数据只占用 RERP 环上源和目的设备间的带宽。 与其它协议的共存： RERP 能与 VRRP、OSPF、BGP 等多种三层协议共存，也可与 STP、RSTP 等二层协议共存，对 于学校应用热点的 IPV6 技术、MPLS 技术支持良好。
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结束语
随着 IP 网络向多业务承载方向的发展，3G/NGN、IPTV 等业务对于网络的可靠性、QOS 要求

越来越高。在三层网络中，可以通过路由快速收敛来保证，而对于接入网二层网络，传统的技术 不能满足快速收敛、链路切换的要求。RERP 为二层以太网络提供高可靠性和服务质量保证，可 以防止环路上的广播风暴，链路故障时可以提供小于 50ms 的快速收敛，从而实现链路的快速切 换。锐捷网络的以太网交换机提供对 RERP 的支持，可以应用于宽带接入网，在二层网络中提供 对于电信级业务的高可靠性和 QOS 的保障。
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