一种确定环形网络的方法及装置与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种确定环形网络的方法及装置。

背景技术：

以太网，如因特网、企业网、校园网，已经与人们生活密不可分。随着以太网在工业控制领域的广泛应用，为了提高工业以太网的可靠性，国内外众多研究机构在网络冗余、容错方面做了大量的工作。

以太环网是最简单的网络冗余拓扑结构。在一个环网中，通过一个连续的环将每个网络节点连接在一起，且任何一个网络节点都只有两个相邻的节点。一般由一个交换机充当冗余管理器，正常状态时，通过堵塞冗余管理交接机的其中一个环形网络端口，使整个环形网络架构变成一个线型网络，从而避免了环网风暴的发生；当检测到网络中出现断点或故障时，冗余管理交换机会将堵塞的环型端口打开，从另一个方向重新构成一个线型网络继续通讯。

然而，现有的DRP(Distributed Redundancy Protocol，分布式冗余协议)等冗余协议都是通过人工在WEB或CLI(Command Line Interface，命令行界面)上手动配置环形网络，包括各个节点的域及环端口，有的甚至需要配置角色。在手动配置环形网络及连接好设备之后，通过协议计算阻塞部分端口来保证环网内不发生风暴，当拓扑发生改变时，通过倒换链路来实现冗余功能。

综上所述，现有技术中需要人工确定环形网络的各个节点并手动配置环形网络，实现过程繁琐、效率低，且手动配置容易出错对环网造成不利的影响。

技术实现要素：

本发明提供一种确定环形网络的方法及装置，用以解决现有技术中手动配置环形网络实现过程繁琐、效率低的问题。

本发明实施例一种确定环形网络的方法，包括：

第一设备在接收到环网检测指令后，通过所述第一设备的各端口分别发送第一环感知报文，所述第一环感知报文中携带所述第一设备的设备标识，所述第一环感知报文用于在第二设备接收到所述第一环感知报文后添加所述第二设备的设备标识并继续发送；

所述第一设备在预设时间内通过所述第一设备的第一端口接收到所述第一环感知报文，则根据所述第一环感知报文中的各设备的设备标识确定所述第一端口对应的环形网络路径。

较佳地，所述方法还包括：

所述第一设备接收到第二环感知报文；

所述第一设备确定所述第二环感知报文中是否携带所述第一设备的设备标识，若不携带，则在所述第二环感知报文中顺序增加所述第一设备的设备标识，并发送所述第二环感知报文。

较佳地，所述方法还包括：

所述第一设备在所述预设时间内通过第二端口接收到第三环感知报文；

所述第一设备确定所述第三环感知报文中携带所述第一设备的设备标识且所述第一环感知报文中的各设备的设备标识和所述第三环感知报文中的各设备的设备标识相同，则所述第一设备确定所述第一端口和所述第二端口为所述环形网络路径的环端口，所述环形网络路径为所述第一环感知报文或所述第三环感知报文中顺序记录的各设备组成的路径。

较佳地，所述第一设备确定所述第一端口和所述第二端口为所述环环形网络路径的环端口之后，还包括：

所述第一设备根据接收到的环网设置指示，将所述第一端口与所述第二端口建立成环；

所述第一设备通过所述环端口发送环建立报文，所述环建立报文包括所述环形网络路径，以使所述环形网络路径中的各设备根据与所述环形网络路径匹配的环端口建立环。

较佳地，所述环网检测指令在设备初始化时或网络拓扑发生变化时触发；

收到所述环网检测指令的设备将停止收发正常数据报文并使能所述设备的各端口。

本发明实施例还提供一种确定环形网络的装置，包括：

发送单元：用于第一设备在接收到环网检测指令后，通过所述第一设备的各端口分别发送第一环感知报文，所述第一环感知报文中携带所述第一设备的设备标识，所述第一环感知报文用于在第二设备接收到所述第一环感知报文后添加所述第二设备的设备标识并继续发送；

接收单元：用于所述第一设备在预设时间内通过所述第一设备的第一端口接收到所述第一环感知报文，则根据所述第一环感知报文中的各设备的设备标识确定所述第一端口对应的环形网络路径。

较佳地，所述接收单元，还用于：

所述第一设备接收到第二环感知报文；

所述第一设备确定所述第二环感知报文中是否携带所述第一设备的设备标识，若不携带，则在所述第二环感知报文中顺序增加所述第一设备的设备标识，并发送所述第二环感知报文。

较佳地，所述接收单元，还用于：

所述第一设备在所述预设时间内通过第二端口接收到第三环感知报文；

所述第一设备确定所述第三环感知报文中携带所述第一设备的设备标识且所述第一环感知报文中的各设备的设备标识和所述第三环感知报文中的各设备的设备标识相同，则所述第一设备确定所述第一端口和所述第二端口为所述环形网络路径的环端口，所述环形网络路径为所述第一环感知报文或所述第三环感知报文中顺序记录的各设备组成的路径。

较佳地，所述接收单元，还用于：

所述第一设备根据接收到的环网设置指示，将所述第一端口与所述第二端口建立成环；

所述第一设备通过所述环端口发送环建立报文，所述环建立报文包括所述环形网络路径，以使所述环形网络路径中的各设备根据与所述环形网络路径匹配的环端口建立环。

较佳地，所述环网检测指令在设备初始化时或网络拓扑发生变化时触发；

收到所述环网检测指令的设备将停止收发正常数据报文并使能所述设备的各端口。

本发明实施例提供了一种确定环形网络的方法及装置，第一设备在接收到环网检测指令后，通过第一设备的各端口分别发送第一环感知报文，第一环感知报文中携带第一设备的设备标识；第一设备在预设时间内通过第一设备的第一端口接收到第一环感知报文，则根据第一环感知报文中的各设备的设备标识确定第一端口对应的环形网络路径。本发明实施例在接收到环网检测指令后，使能设备的各端口，通过各端口来发送环感知报文，接收到环感知报文的设备增加设备的标识继续转发，直至构成一个环或者无接收者为止，通过发送环感知报文自动确定出整个环网拓扑，不需要人工查找环形网络的各个节点及手动配置，提高了工作效率和准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种确定环形网络的方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种环形网络结构示意图；

图3为本发明实施例提供的第一环感知报文的示意图；

图4为本发明实施例提供的环建立报文的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种确定环形网络的装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明实施例所指的设备为电(光)信号转发的网络设备，包括交换机、路由器等。本发明实施例中“第一设备”、“第二设备”均为设备，其中的“第一”和“第二”术语仅仅为了区别具有不同的设备。

本发明实施例提供一种确定环形网络的方法，如图1所示，为本发明实施例提供的确定环形网络的方法流程示意图，包括：

步骤101：第一设备在接收到环网检测指令后，通过第一设备的各端口分别发送第一环感知报文，第一环感知报文中携带第一设备的设备标识。

具体地，第一环感知报文用于在第二设备接收到第一环感知报文后添加第二设备的设备标识并继续发送。

需要说明的是，为了防止环网风暴的发生，收到环网检测指令的设备将停止收发正常数据报文并发送协议报文，同时使能设备的各端口。本发明实施例中的正常数据报文区别于协议报文，为环网建立之后传输的普通数据报文。

步骤102：第一设备在预设时间内通过第一设备的第一端口接收到第一环感知报文，则根据第一环感知报文中的各设备的设备标识确定第一端口对应的环形网络路径。

具体地，网络拓扑中的每台设备在接收到环网检测指令后，通过每个端口发送第一环感知报文，第一环感知报文携带自身设备标识，在下一个节点设备收到该第一感知报文后，继续添加自身设备的标识至报文中并继续发送至下一个节点，以此类推，直至回到最初发送第一环感知报文的设备。其中，设备标识为环上每个节点独一无二的标识，用来唯一表示一个节点设备，具体可以用各个节点的MAC(Media Access Control，媒体访问控制或物理地址、硬件地址)地址来表示，但不局限于此。

进一步地，网络拓扑中的每台设备的每个端口可以在设备初始设置时发送第一环感知报文，也可以在网络拓扑发送变化时发送第一环感知报文，也可以周期性的发送第一环感知报文，在此不做限制。

以第一设备SW1为例，第一设备SW1从各个端口发送第一环感知报文携带SW1的设备标识ID1，例如第一环感知报文内容携带{ID1}，第二设备SW2接收到SW1的第一环感知报文后，将自身的设备标识ID2加入到该报文中，然后修改后的报文携带{ID1，ID2}，并从SW2的各个端口继续发送至下一个节点SW3；SW3、SW4对报文的处理方式同SW2。最终，环感知报文回到第一设备SW1的第一端口11，其中携带的内容变更为{ID1，ID2，ID3，ID4}，则第一设备确定出环形网络路径为SW1SW2SW3SW4。

需要说明的是，为了限制网络上的广播，且实现部分数据隔离，将网络划分为多个VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)可满足不同的组网需求。此时需要将端口进行划分，不同的端口属于不同的VLAN组。

在端口划分VLAN的情况下，第一设备的各端口发出的第一环感知报文不仅携带第一设备的设备标识，还携带有各端口的VLAN标签。此时，第一环感知报文用于在第二设备接收到第一环感知报文后，确定所述接收端口的VLAN标签与第一环感知报文中的VLAN标签一致时，添加第二设备的设备标识并继续发送。此外，第一设备在预设时间内通过第一设备的第一端口接收到第一环感知报文，若第一环感知报文携带VLAN标签，则根据第一环感知报文中的各设备的设备标识确定第一端口对应的环形网络路径之后，还可以根据第一环感知报文携带的VLAN标签确定该环形网络对应的VLAN。

以第一设备SW1为例，假设第一设备SW1的11端口分属虚拟网VLAN A以及虚拟网VLAN B两个部门。第一设备SW1从11端口的发送第一环感知报文携带SW1的设备标识ID1以及所属部门的VLAN标签，例如{ID1；VLAN A}。第二设备SW2的端口21接收到SW1的第一环感知报文后，判断端口21是否有与VLAN A一致的VLAN部门。若否，说明SW1与SW2不在一个虚拟网上，从而不能构成一个环形网络，则SW2直接丢弃该报文不继续转发。若是，则将自身的设备标识ID2加入到该报文中，修改后的报文携带{ID1，ID2；VLAN A}，并从SW2的各个端口继续发送至下一个节点SW3；SW3、SW4对报文的处理方式同SW2。最终，环感知报文回到第一设备SW1的第一端口12，其中携带的内容变更为{ID1，ID2，ID3，ID4；VLAN A}，则第一设备确定出环形网络路径为SW1SW2SW3SW4，以及所属的VLAN部门为VLAN A。

进一步地，第一设备SW1接收到第二环感知报文，并确定第二环感知报文中是否携带第一设备SW1的设备标识ID1，若不携带，则在第二环感知报文中顺序增加第一设备的设备标识ID1，并发送第二环感知报文。

例如，第二设备SW2从各个端口发送第二环感知报文{ID2}，第一设备SW1接收到SW2的第二环感知报文后，判断出该报文没有携带自身的设备标识ID1，则将自身的设备标识ID1加入到该报文中，然后修改后的报文携带{ID2，ID1}，并从SW1的各个端口继续发送至下一个节点。

进一步地，第一设备SW1在预设时间内通过第二端口12接收到第三环感知报文，确定第三环感知报文中携带第一设备SW1的设备标识ID1且第一环感知报文中的各设备的设备标识和第三环感知报文中的各设备的设备标识相同，则第一设备SW1确定第一端口11和第二端口12为环形网络路径的环端口，环形网络路径为第一环感知报文或第三环感知报文中顺序记录的各设备组成的路径。

例如，第一设备SW1的第二端口12收到第三环感知报文中携带{ID1，ID4，ID3，ID2}，而SW1的第一端口11收到第一环感知报文中携带{ID1，ID2，ID3，ID4}，由于第三环感知报文与第一环感知报文携带的设备标识相同，则第一设备SW1确定出一条环形网络路径为SW1SW2SW3SW4，对应SW1的环端口11、12；或SW1SW4SW3SW2，对应的SW1的环端口12、11，两者取其一。

此外，若第一设备SW1的第三端口13在预设时间内未接收到第一环感知报文，则将第三端口13确定为无环端口，并将无环端口13则切换至转发数据状态。其中，预设时间可以为协议报文传输时间的设定倍数，例如可以为1秒～3秒。

在确定出第一设备SW1的环形网络路径及其对应的环端口后，可以选择是否配置为环，也可配置为自动建立环。第一设备SW1在接收到环网设置指示后，将第一端口11与第二端口12建立成环，并通过第一环端口11发送环建立报文{ID1，ID2，ID3，ID4}，环建立报文包括环形网络路径，以使环形网络路径中的各设备SW2、SW3及SW4根据与环形网络路径匹配的环端口建立环。

例如，SW2接收到SW1发送的环建立报文{ID1，ID2，ID3，ID4}，判断该环形网络路径中包括自身设备标识ID2，并查找自身确定的该环形网络路径对应的端口，例如为端口21和端口22。SW3、SW4对环建立报文的处理同SW2。

在环形网络建立好之后，可以关联其他冗余协议如DRP进行环网状态维护。此外，为了保证环网的正常运行，环上的各个节点需要实时检测自身所连接的链路的状态。

本发明实施例提供了一种确定环形网络的方法，第一设备在接收到环网检测指令后，通过第一设备的各端口分别发送第一环感知报文，第一环感知报文中携带第一设备的设备标识；第一设备在预设时间内通过第一设备的第一端口接收到第一环感知报文，则根据第一环感知报文中的各设备的设备标识确定第一端口对应的环形网络路径。本发明实施例提供的一种确定环形网络的方法，通过发送环感知报文自动确定出整个环网拓扑，不需要人工查找环形网络的各个节点及手动配置，提高了工作效率和准确性。

下面以具体的实施例的对本发明实施例提供的确定环形网络的方法进行详细说明，如图2所示，为本发明实施例提供的一种环形网络结构示意图。其中，节点SW1、SW2、SW3、SW4串联在一起构成一个环，SW1、SW5、SW6、SW7串联在一起构成另一个环。下面针对设备SW1对本发明实施例的确定环形网络的方法进行详细说明。

在设备初始设置时，使能各设备的各端口，以SW1为例，SW1初始会从端口11、12、13、14、15口分别发出第一环感知报文，第一环感知报文只携带协议报文不携带数据报文，报文结构可以与BPDU(Bridge Protocol Data Unit，网桥协议数据单元)的报文结构一致，即目的地址为保留组播，内容字段自定义。第一环感知报文携带设备的唯一标识，例如设备的MAC地址或者设置的其他参数。

如图3所示，为本发明实施例提供的第一环感知报文的示意图。其中，301为目的MAC地址，采用BPDU保留MAC地址，即为固定格式0180-C200-0000；302为源MAC地址，表示端口的MAC地址，即00-00-00-01-00-01；303为IEEE802.1Q(Virtual Bridged Local Area Networks，虚拟局域网)协议，即为固定格式81-00；304为802.1Q VLAN标签，即为00-01；305为第一环感知报文标识，即08-00，也可以自定义为其它参数。306为设备标识，此处举例为设备MAC地址02-02-02-02-02-02。

端口11发出第一环感知报文后，经过下一个节点SW2，然后添加SW2的设备地址，再经过下一个节点SW3会添加SW3的设备地址，依次类推。最终，SW1的11端口发出去的第一环感知报文，通过SW1的12端口接收，沿途路径为SW1SW2SW3SW4。同理，SW1的12端口发出去的报文，通过SW1的11端口接收，沿途路径为SW4SW3SW2SW1。通过路径匹配，确定端口11和端口12为同一个环的环端口，并存储环网路径SW1SW2SW3SW4与环端口11、12的映射关系。同样地，SW2、SW3、SW4也会该存储环网路径与对应的环端口映射关系。例如，对于SW2，则存储环网路径SW1SW2SW3SW4与环端口21、22的映射关系。

此外，对于SW1的端口13收到的第一环感知报文中的设备标识与端口11、12不一样，但与端口14收到的第一环感知报文中的设备标识一样。同样地，SW1存储环网路径SW1SW5SW6SW7与环端口13、14的映射关系。

对于SW1的端口15，在预设时间3秒时间内没有收到第一环感知报文，可将端口15确定为无环端口，则将端口15状态切换为转发。

当确定环网拓扑之后，SW1设备可提供智能选择是否将11、12端口设置成环，如果选择为是，则设备SW1发出环建立报文，环建立报文包换环网路径SW1SW2SW3SW4，报文结构可以与BPDU(Bridge Protocol Data Unit，网桥协议数据单元)的报文结构一致，即目的地址为保留组播，内容字段自定义。

如图4所示，为本发明实施例提供的第一环建立报文的示意图。其中，401为目的MAC地址，采用BPDU保留MAC地址，即为固定格式0180-C200-0000；402为源MAC地址，表示端口的MAC地址，即00-00-00-01-00-01；403为IEEE802.1Q协议，即为固定格式81-00；404为802.1Q VLAN标签，即为00-01；405为第一环感知报文标识，即09-00，也可以自定义为其它参数。406为设备标识，此处举例为设备MAC地址02-02-02-02-02-02。

设备SW2-SW4收到环建立报文，根据存储的存储环网路径与环端口的映射关系，均动态建立路径SW1SW2SW3SW4的环，环端口为与该路径信息相应的端口。如将以端口11与端口12、端口21与端口22、端口31与端口32、端口41与端口42分别为环端口建立连接，形成网络环路SW1SW2SW3SW4。网络环路SW1SW5SW6SW7建立过程同理，在此不再赘述。

在环形网络建立好之后，可以关联其他冗余协议如DRP进行环网状态维护。此外，为了保证环网的正常运行，环上的各个节点需要实时检测自身所连接的链路的状态。

本发明实施例提供了一种确定环形网络的方法，第一设备在接收到环网检测指令后，通过第一设备的各端口分别发送第一环感知报文，第一环感知报文中携带第一设备的设备标识；第一设备在预设时间内通过第一设备的第一端口接收到第一环感知报文，则根据第一环感知报文中的各设备的设备标识确定第一端口对应的环形网络路径。本发明实施例提供的一种确定环形网络的方法，通过发送环感知报文自动确定出整个环网拓扑，不需要人工查找环形网络的各个节点及手动配置，提高了工作效率和准确性。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供一种确定环形网络的装置。如图5所示，本发明实施例还提供一种确定环形网络的装置结构示意图，包括：

发送单元501：用于第一设备在接收到环网检测指令后，通过所述第一设备的各端口分别发送第一环感知报文，所述第一环感知报文中携带所述第一设备的设备标识，所述第一环感知报文用于在第二设备接收到所述第一环感知报文后添加所述第二设备的设备标识并继续发送；

接收单元502：用于所述第一设备在预设时间内通过所述第一设备的第一端口接收到所述第一环感知报文，则根据所述第一环感知报文中的各设备的设备标识确定所述第一端口对应的环形网络路径。

较佳地，所述接收单元502，还用于：

所述第一设备接收到第二环感知报文；

所述第一设备确定所述第二环感知报文中是否携带所述第一设备的设备标识，若不携带，则在所述第二环感知报文中顺序增加所述第一设备的设备标识，并发送所述第二环感知报文。

较佳地，所述接收单元502，还用于：

所述第一设备在所述预设时间内通过第二端口接收到第三环感知报文；

所述第一设备确定所述第三环感知报文中携带所述第一设备的设备标识且所述第一环感知报文中的各设备的设备标识和所述第三环感知报文中的各设备的设备标识相同，则所述第一设备确定所述第一端口和所述第二端口为所述环形网络路径的环端口，所述环形网络路径为所述第一环感知报文或所述第三环感知报文中顺序记录的各设备组成的路径。

较佳地，所述接收单元502，还用于：

所述第一设备根据接收到的环网设置指示，将所述第一端口与所述第二端口建立成环；

所述第一设备通过所述环端口发送环建立报文，所述环建立报文包括所述环形网络路径，以使所述环形网络路径中的各设备根据与所述环形网络路径匹配的环端口建立环。

较佳地，所述接收单元502，还用于：

若所述第一设备的第三端口在预设时间内未接收到所述第一环感知报文，则将所述第三端口确定为无环端口。

较佳地，所述环网检测指令在设备初始化时或网络拓扑发生变化时触发；

收到所述环网检测指令的设备将停止收发正常数据报文并使能所述设备的各端口。

本发明实施例提供了一种确定环形网络的装置，第一设备在接收到环网检测指令后，通过第一设备的各端口分别发送第一环感知报文，第一环感知报文中携带第一设备的设备标识；第一设备在预设时间内通过第一设备的第一端口接收到第一环感知报文，则根据第一环感知报文中的各设备的设备标识确定第一端口对应的环形网络路径。本发明实施例提供的一种确定环形网络装置，通过发送环感知报文自动确定出整个环网拓扑，不需要人工查找环形网络的各个节点及手动配置，提高了工作效率和准确性。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的系统。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令系统的制造品，该指令系统实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。