专利名称：一种基于以太环网的pbb-te保护方法
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. Iah 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 Tm :PE1 <"“- Pl <"“- P2 <"“- P3 <"“- PE2, PEl 和 PE2 为该隧道实例的端。TN2 PEl —— 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Tm和备份隧道TN2，在预先配置时为主隧道Tm指定B-VLAN1，备用隧道TN2指定 B-VLAN2。当端到端主隧道Tm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. lag 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. lag 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PEl和PE2之间分 别沿主隧道Tm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-VLANl 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BO向子网DO发送的数据报文ρ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 bl，节点B将PBB-TE数据报文P从出端口 bl 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cl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. lQay，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. lQay，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□。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。
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。
具体实施例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. lQay，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. lQay，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-DAjn 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. IQay, 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BO通过环网上的隧道向子网DO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BO向子网DO发送的数据报文ρ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 bl，节点B将PBB-TE数据报文P从出端口 bl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Cl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BO向子网DO发送数据报文ρ的路径为B0 — B — C — D — DO(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Cl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dl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 bl与接收P数据报文的端口相同，节点B将 转发条目[D，VLAN4，bl]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 al与接收P数据报文的端口相同，节点A将转发条目[D，VLAN4, al]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Pl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dl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BO向子网DO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。
权利要求
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。
2.根据权利要求1所述的一种基于以太环网的PBB-TE保护方法，其特征在于当环上节 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。
3.根据权利要求1所述的一种基于以太环网的PBB-TE保护方法，其特征在于当环上节 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。
4.根据权利要求1所述的一种基于以太环网的PBB-TE保护方法，其特征在于所述配对 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。
全文摘要
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。
文档编号H04L12/56GK101888323SQ20101023046
公开日2010年11月17日 申请日期2010年7月19日 优先权日2010年7月19日
发明者王斌 申请人:南京邮电大学