一种基于以太环网的PBB-TE保护方法

摘要

本发明公布了一种基于以太环网的PBB-TE保护方法，本发明方法首先利用环回的数据报文快速恢复通信；利用环回(wrap)数据报文来触发主备链路的倒换。本发明解决了PBB-TE技术在环网上的应用的扩展性，降低了CCM报文占用的网络资源，同时也避免了链路倒换时通信出现的瞬间中断。

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种基于以太环网的PBB-TE保护方法。

背景技术

随着CE(Carrier Ethernet，电信级以太网)概念的提出，满足电信网络需求，面向连接的以太网技术——PBT(Provider Backbone Transport，运营商骨干传送)也在2005年10月浮出水面。此后，国内外均有运营商采用PBT技术组网，为PBT技术在城域网内的发展提供了很好的开端。

PBT技术的基础是IEEE 802.1ah定义的PBB(Provider Backbone Bridge，运营商骨干桥接)技术，IEEE把PBT技术称为PBB-TE(Provider Backbone Bridge Traffic Engineering，支持流量工程的运营商骨干桥接技术)。PBB-TE技术基于PBB技术，其核心是对PBB技术进行改进，CE的源设备在报文的头部插入B-DA(Backbone Destination MAC Address，骨干网目的MAC地址)、B-SA(Backbone Destination MAC Address，骨干网的源MAC地址)、B-VLAN(Backbone VLAN，骨干网虚拟局域网)以及I-TAG(Service Instance TAG，服务实例标记)。CE的源设备和目的设备之间的转发路径是预先静态配置的，中间的CE设备可以基于转发表中的B-DA和B-VID对数据帧进行转发，转发效率高。

为了使以太网达到电信级别标准，PBB-TE通常采用保护技术。图1所示为现有技术中以太网隧道端到端线性保护的示意图，其中，某流量工程服务实例的端到端主隧道为TN1：PE1←→P1←→P2←→P3←→PE2，PE1和PE2为该隧道实例的端。TN2：PE1←→P5←→P6←→PE2为该流量工程服务实例的端到端备份隧道，为了区别上述主隧道TN1和备份隧道TN2，在预先配置时为主隧道TN1指定B-VLAN1，备用隧道TN2指定B-VLAN2。当端到端主隧道TN1发生故障时，可以将数据流切换到备份隧道TN2上。

PBB-TE采用IEEE 802.1ag中的CFM(Connectivity Fault Management，连接性故障管理)机制来持续地监视网络中的隧道状态。当主用隧道失效时会把业务自动转移到预先建立的备用路径上，实现了隧道保护技术。

现有技术中，通过在隧道中发送CCM(Continuity Check Message，IEEE 802.1ag中定义的连通性检查消息)来检测隧道的连通性。如图2所示，隧道端点PE1和PE2之间分别沿主隧道TN1和备份隧道TN2互相发送CCM，主隧道和备份隧道的CCM分别封装B-VLAN1和B-VLAN2。这种方法实现了隧道的全路径保护。

传统方法虽然能够对隧道路径实现良好的保护，但是存在扩展性不好的缺点，特别是当大量隧道共享一个环时，问题会变得更加严重。主要的问题有两个方面，分别是：1)主备隧道的两个端点分别要在主段和备份段上发送相应的CCM报文，这些CCM流相互交叠，占用了大量的网络资源。2)链路在倒换时，会发生瞬间的通信中断。如图3所示：环上的链路<A，F>是环保护链路，节点A是控制节点。环上各个以太网交换节点连接了10000个子网，为了对任意两个子网的数据流进行段保护，环上任意两个节点之间需要相互发送CCM报文，这些CCM报文的路径相互交叠，导致网络资源被大量浪费。

为了阐述本发明在环网上的运用，我们首先介绍一下PBB-TE的数据流在环网上的传输。在环网上，各个环上节点对在环上转发的PBB-TE数据报文不进行静态配置转发表，仅仅对上环和下环的PBB-TE数据报文进行配置转发条目。当环上节点收到PBB-TE的数据报文时，运用所述报文中的B-DA和B-VID(B-VLAN的ID号)进行查表，如果在转发表中没有找到相关的转发条目，该节点将所述数据报文以组播方式转发(即，将该数据报文从另一个环上端口转发出去)，否则将PBB-TE数据报文从被查找到的端口转发出去。

如图4所示，节点B收到B0向子网D0发送的数据报文p后，利用<B，VLAN4，D>对数据报文P进行封装(封装后的数据报文将在标识为<B，VLAN4，D>的隧道上传输)，然后利用<VLAN4，D>查找地址转发表得到出端口b1，节点B将PBB-TE数据报文P从出端口b1转发出去；节点C从c2端口收到数据报文P后，利用<VLAN4，D>查找地址转发表，由于没有找到相应的转发条目，节点C直接将数据报文P从c1端口转发出去；节点D从d2端口收到数据报文P后，发现PBB-TE数据报文P头部的B-DA是节点本身的MAC地址，节点D剥去PBB-TE数据报文P在上环处封装的头，恢复数据报文p，然后利用现有技术将数据报文p从下环端口d3转发出去。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种基于以太环网的PBB-TE保护方法。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明一种基于以太环网的PBB-TE保护方法，其特征在于包括如下步骤：

1)首先利用环回的数据报文快速恢复通信；

2)利用环回(wrap)数据报文来触发主备链路的倒换，具体如下：

当节点的环上端口阻塞数据报文转发时时，节点将该阻塞端口关联的转发条目转为备用状态即非激活状态，同时激活与它们配对的转发条目，即将配对的转发条目转为工作状态；

当环上节点收到普通的PBB-TE的数据报文即报文中的I-SID中的环回标记LP的值是0，如果外层B-DA是该节点的MAC地址，环上节点对该报文进行下环操作，否则利用所述数据报文头部的B-DA和B-VID在转发表中查表，分为以下三种情况处理：

(a)如果查到的转发条目转变为备用状态，所述的数据报文将被环回，被环回的数据报文的I-SID中的环回标记LP被置为1；

(b)如果该节点在转发表中没有找到相应的转发条目，那么所述的数据报文将被环回，被环回的数据报文的I-SID中的环回标记LP被置为1；

(c)如果查到的出端口是非阻塞的环上端口，该节点对转发表不作任何处理；

当环上节点的环上端口发生阻塞时，如果该节点收到环回的PBB-TE的数据报文(报文中的I-SID中的环回标记LP的值是1)，如果外层B-DA是该节点的MAC地址，节点对该报文进行下环操作(采用现有技术-802.1Qay，本发明不做叙述)，否则利用所述数据报文头部的B-DA和B-VID在转发表中查表，分为以下二种情况处理：

(A)在转发表中没有查到报文的出端口，该节点丢弃所述的环回的数据报文；

(B)如果查到的转发条目转变为备用状态，该节点丢弃所述的环回的数据报文；

当环上节点收到环回的PBB-TE的数据报文时，直接将该报文从另一个环上端口转发出去，同时拷贝一份供节点分析。然后，节点首先分析B-DA，如果外层B-DA是该节点的MAC地址，节点对该报文进行下环操作(采用现有技术-802.1Qay，本发明不做叙述)，否则利用所述数据报文头部的B-DA和B-VID在转发表中查表，分为以下三种情况处理：

(1)如果查到的出端口是接收该报文的环上端口，节点将该转发条目转为备用状态即非激活状态，同时激活与它配对的转发条目。

(2)如果查到的出端口是另一个环上端口，该节点对转发表不作任何处理。

(3)如果没有找到相应的转发条目，该节点对转发表不作任何处理。

相关定义说明：

配对转发条目：配对转发条目主要被PBB-TE隧道入口处的环上节点用来选择主备隧道。它含有2个转发条目，其中只有一个处在工作状态(或者称激活状态)。配对的两个转发条目的B-VID和环上出端口都不相同。

优选地，当环上节点收到普通的PBB-TE的数据报文时，该环上节点含有环上阻塞端口。

优选地，当环上节点收到环回的PBB-TE的数据报文时，该环上节点没有阻塞的环上端口。

优选地，所述配对转发条目被PBB-TE隧道入口处的环上节点用来选择主备隧道，含有2个转发条目，其中只有一个处在工作状态或者称激活状态，配对的两个转发条目的B-VID和环上出端口都不相同。

有益效果：

本发明的核心内容是利用环回(wrap)数据报文来触发主备链路的倒换，解决了PBB-TE技术在环网上的应用的扩展性，降低了CCM报文占用的网络资源，同时也避免了链路倒换时通信出现的瞬间中断。

附图说明

图1和图2是PBB-TE端到端的隧道保护原理图；

图3是用户接入环网的示意图；

图4是PBB-TE数据在环网上传输的示意图；

图5和图6是本发明的工作流程图；

图7和图8是本发明的一个实例示意图。

具体实施方式

本发明的核心内容是：1)首先利用环回的数据报文快速恢复通信。2)利用环回(wrap)数据报文来触发主备链路的倒换。为实现该思想，该发明必须实现以下功能：

当节点的环上端口阻塞数据报文转发时时，节点将该阻塞端口关联的转发条目转为备用状态(非激活状态)，同时激活与它们配对的转发条目(即，将配对的转发条目转为工作状态)。

当节点(含有环上阻塞端口)收到普通的PBB-TE的数据报文(报文中的I-SID中的环回标记LP的值是0)，如果外层B-DA是该节点的MAC地址，节点对该报文进行下环操作(采用现有技术-802.1Qay，本发明不做叙述)，否则利用所述数据报文头部的B-DA和B-VID在转发表中查表。分3种情况处理：

●如果查到的转发条目转变为备用状态，所述的数据报文将被环回，被环回的数据报文的I-SID中的环回标记LP被置为1。

●如果该节点在转发表中没有找到相应的转发条目，那么所述的数据报文将被环回，被环回的数据报文的I-SID中的环回标记LP被置为1。

●如果查到的出端口是非阻塞的环上端口，该节点对转发表不作任何处理。当环上节点的环上端口发生阻塞时，如果该节点收到环回的PBB-TE的数据报文(报文中的I-SID中的环回标记LP的值是1)，如果外层B-DA是该节点的MAC地址，节点对该报文进行下环操作(采用现有技术-802.1Qay，本发明不做叙述)，否则利用所述数据报文头部的B-DA和B-VID在转发表中查表。分2种情况处理：

●在转发表中没有查到报文的出端口，该节点丢弃所述的环回的数据报文。

●如果查到的转发条目转变为备用状态，该节点丢弃所述的环回的数据报文。

当环上节点(没有阻塞的环上端口)收到环回的PBB-TE的数据报文时，直接将该报文从另一个环上端口转发出去，同时拷贝一份供节点分析。然后，节点首先分析B-DA，如果外层B-DA是该节点的MAC地址，节点对该报文进行下环操作(采用现有技术-802.1Qay，本发明不做叙述)，否则利用所述数据报文头部的B-DA和B-VID在转发表中查表。分3种情况处理::

●如果查到的出端口是接收该报文的环上端口，节点将该转发条目转为备用状态(非激活状态)，同时激活与它配对的转发条目。

●如果查到的出端口是另一个环上端口，该节点对转发表不作任何处理。

●如果没有找到相应的转发条目，该节点对转发表不作任何处理。

相关定义说明：

配对转发条目：配对转发条目主要被PBB-TE隧道入口处的环上节点用来选择主备隧道。它含有2个转发条目，其中只有一个处在工作状态(或者称激活状态)。配对的两个转发条目的B-VID和环上出端口都不相同。

为了进一步说明本发明的方案，本发明的步骤阐述如下所示，图5是含有环上阻塞端口的节点的数据处理流程图。图6是不包含环上阻塞端口的节点的数据处理流程图。需要特别指出的是，为了突出对本发明方案的描述，本发明对复杂的普通以太网数据报文进行的上环操作(封装成PBB-TE数据报文)和下环操作(解封装为普通的以太网数据报文)不做叙述。

图5的流程图描述如下：

步骤501，判定节点是否含有环上阻塞端口。如果含有环上阻塞端口，转入步骤502。

步骤502，节点将该阻塞端口关联的转发条目转为备用状态(非激活状态)，同时激活与它们配对的转发条目(即，将配对的转发条目转为工作状态)

步骤503，当节点收到PBB-TE数据报文时，该节点读取PBB-TE数据报文的B-DA。如果B-DA是所述节点的MAC地址，转入步骤504，否则转入步骤505

步骤504，节点对PBB-TE数据报文进行下环操作(具体过程采用现有技术)。

步骤505，节点读取报文头部I-SID的LP标志，判定LP的值是否为1。如果是，转入步骤506，否则转入步骤510。

步骤506，节点读取数据报文头部的B-DA和B-VID，并用它们进行查表

步骤507，分两种情况处理：情况1.在转发表中没有查到报文的出端口，转入步骤508。情况2.查到的转发条目转变为备用状态，转入步骤509。

步骤508，丢弃所述的数据报文。

步骤509，丢弃所述的数据报文。

步骤510，节点读取数据报文头部的B-DA和B-VID，并用它们进行查表

步骤511，节点对查找的结果分3种情况处理。情况1：查到的转发条目转变为备用状态，转入步骤512。情况2：没有查到相应的转发条目，转入步骤512。情况3：查到的出端口是非阻塞的环上端口，转入步骤514。

步骤512，节点将该数据报文将被环回，被环回的数据报文的I-SID中的环回标记LP被置为1。

步骤513，节点对转发表不处理。

图6的流程图描述如下：

步骤601，判定节点是否含有环上阻塞端口。如果不包含环上阻塞端口，转入步骤602。

步骤602，当节点收到PBB-TE数据报文时，该节点读取PBB-TE数据报文的B-DA。如果B-DA是所述节点的MAC地址，转入步骤603，否则转入步骤604

步骤603，节点对PBB-TE数据报文进行下环操作(具体过程采用现有技术)。

步骤604，判断是否是环回的PBB-TE数据报文(即，I-SID的LP字段是否为1)。如果是，转入步骤605，否则转入步骤610。

步骤605，该节点直接将所述环回报文从另一个环上端口转发出去，同时拷贝一份供所述节点分析。然后，节点利用所述数据报文头部的B-DA和B-VID在转发表中查表。

步骤606，所述节点根据查找的结果，分3种情况处理。情况1：查到的出端口是接收该报文的环上端口，转入步骤607。情况2：查到的出端口是另一个环上端口，转入步骤608。情况3：在转发表中没有找到相应的条目，转入步骤609。

步骤607，节点将该转发条目转为备用状态(非激活状态)，同时激活与它配对的转发条目。

步骤608，该节点对转发表不进行处理。

步骤609，该节点对转发表不进行处理。

步骤610，节点利用所述数据报文头部的B-DA和B-VID在转发表中查表。

步骤611，判定在转发表中是否有相应的转发条目。如果有，转入步骤612，否则转入步骤613。

步骤612，所述节点将报文从被查到的环上端口发送出去。

步骤613，所述节点将报文从另一个环上端口转发出去。

实施例一

如图9所示，环网包含的节点有A、B、C、D、E和F，包含的链路有<A，B>、<B，C>、<C，D>、<D，E>、<E，F>和<F，A>链路。节点A为控制节点，与它的a2端口直连链路<F，A>为环保护链路，节点A的a2端口在环网正常情况下阻塞数据报文的转发。节点A、B和D分别连接了10000个子网环上的节点的，下面以子网B0通过环网上的隧道向子网D0发送数据报文为例来说明本发明的具体实施过程

在环网无故障情况下，控制节点A阻塞它的a2端口的数据报文转发功能。节点B收到B0向子网D0发送的数据报文p后，利用<B，VLAN4，D>对数据报文P进行封装(封装后的数据报文将在标识为<B，VLAN4，D>的隧道上传输)，然后利用<VLAN4，D>查找地址转发表得到出端口b1，节点B将PBB-TE数据报文P从出端口b1转发出去；节点C从c2端口收到数据报文P后，利用<VLAN4，D>查找地址转发表，由于没有找到相应的转发条目，节点C直接将数据报文P从c1端口转发出去；节点D从d2端口收到数据报文P后，发现PBB-TE数据报文P头部的B-DA是节点本身的MAC地址，节点D剥去PBB-TE数据报文P在上环处封装的头，恢复数据报文p，然后利用现有技术将数据报文p从下环端口d3转发出去。因此，子网B0向子网D0发送数据报文p的路径为：

B0→B→C→D→D0

(其中，B→C→D是<B，VLAN4，D>隧道)

当<C，D>链路发生了故障，节点C阻塞c1端口的数据报文的转发功能，并且沿c2端口向外周期性地发送SF报文(故障告警报文)；节点D阻塞d1端口的数据报文的转发功能，并且沿d2端口向外周期性地发送SF报文，节点D还将该阻塞的d2端口关联的转发条目转为备用状态(非激活状态)，同时激活与它们配对的转发条目(即，将配对的转发条目转为工作状态)。

控制节点A收到SF报文后，打开a2端口的数据报文转发功能。

节点C在VLAN4上收到PBB-TE数据报文P时，节点C利用P头部的VLAN4和MAC地址D查表，没有发现相关的转发条目，节点C将P数据报文环回，同时将报文中的I-SID的LP置1。

节点B收到从节点C环回的数据报文P时，发现是环回数据报文(LP＝1)，以组播方式将该报文从它的另一个环上端口转发出去，同时拷贝一份供节点分析。节点B用P头部的VLAN4和MAC地址D查表，发现出端口b1与接收P数据报文的端口相同，节点B将转发条目[D，VLAN4，b1]转为备用状态(非激活状态)，同时将对应的转发条目[D，VLAN5，b2]转为激活状态。

节点A收到数据报文P时，发现是环回数据报文(LP＝1)，以组播方式将该报文从它的另一个环上端口转发出去，同时拷贝一份供节点分析。节点A用P头部的VLAN4和MAC地址D查表，发现出端口a1与接收P数据报文的端口相同，节点A将转发条目[D，VLAN4，a1]转为备用状态(非激活状态)，同时将对应的转发条目[D，VLAN5，a2]转为激活状态。

节点F(E)收到环回的数据报文P1时，发现是环回的数据报文(LP＝1)，以组播方式将该报文从它们的另一个环上端口转发出去，同时拷贝一份供节点分析。节点B(A)用P头部VLAN4和MAC地址D查表，没有发现相应的转发条目，节点B(A)对转发表中对应的转发条目不做任何处理。

节点D从d1端口收到数据报文P后，发现PBB-TE数据报文P头部的B-DA是节点本身的MAC地址，节点D剥去PBB-TE数据报文P在上环处封装的头，恢复数据报文p，然后利用现有技术将数据报文p从下环端口d3转发出去。

因此，随后子网B0向子网D0发送数据报文的路径为：

B0→B→A→F→E→D→D0

(其中，B→A→F→E→D是<B，VLAN5，D>隧道)

通过上面的分析，本发明很好地解决了传统的段保护方案在环网上运用时遇到的困难，极大地提高了PBB-TE环网的性能

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。