技术领域
[0001] 本
发明涉及以太网环保护，具体涉及三层以太网环的缺陷感知及路由条目刷新方法。
背景技术
[0002] 以太网环保护(ERP)可以向运营商提供类似于SDH的环保护功能，并且仍然保留以太网的高性价比的特点。目前，业界针对以太网环保护已经有一些较好的解决方案，例如链路级的RPR环、二层环RRPP保护、传输领域的Wrapping和Steering等单环保护手段。但是，上述相关环保护方案都有其适用的场景，例如只针对特定物理链路，或只能解决二层保护，或需要依赖静态标签部署实现等，还没有较好的整体解决全IP三层环网的路由协议快速收敛及倒换的解决方案，原因在于：
[0003] (1)全IP三层环网一般采用IGP路由协议维护环上路由信息指导流量转发，其上承载的VPN及隧道等MPLS业务在某些场景下，需要依赖IGP的快速收敛实现LDP、LSP快速切换进而触发业务快速恢复；
[0004] (2)环上
站点较多，同时环上三
层流量的入口可能不确定，无法或很难针对环上每个站的各业务部署端到端的FRR等冗余机制，此时仅靠IGP收敛会导致业务切换较慢降低三层环承载流量的可靠性。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题是如何实现全IP三层环网的路由协议快速收敛及倒换的问题。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种三层以太网环的缺陷感知及路由条目刷新方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤A10、将环拓扑上各
节点的节点地址信息以东发西收的顺序形成拓扑地址列表，并在环拓扑各节点的东向设置一个东向接入
接口，西向设置一个西向接入接口；
[0008] 步骤A20、在环拓扑的各节点上分别构造三层探测报文，三层探测报文从始发节点开始通过东向接入接口发送，依次由环上各节点进行三层探测报文转发，最后从起始节点的西向接入接口回到起始节点，并周而复始沿环转发；
[0009] 步骤A30、在环拓扑上各节点设置超时
定时器，当发送探测报文时启动超时定时器，并根据是否在设定的超时时间内收到节点自身始发的三层探测报文感知故障；
[0010] 步骤A40、以沿环拓扑各节点为始发节点分别从其东向和西向接入接口同时沿环向各节点发送探伤检测报文，各节点收到探伤检测报文后进行应答，然后根据各始发节点收到应答的情况，进行故障
定位；
[0011] 步骤A50、将SPF源节点地址信息引入IGP协议生成的路由表的路由转
发条目，根据流量从上环到下环的转发节点的列表信息和环上节点的故障
位置信息，刷新受该故障影响的路由条目，完成路由倒换。
[0012] 在上述方法中，将步骤A10中各节点的东向设设置一个东向接入接口，西向设置一个西向接入接口绑定为一个环接入接口对，并设置对应的地址信息；
[0013] 其中，东向接入接口用于网络正常时发送探测报文或网络故障时发送探伤检测报文；西向接入接口用于网络故障时发送探伤检测报文。
[0014] 在上述方法中，在步骤A20中，所述三层探测报文的目的地址是与相应节点东向接入接口直连接的下一跳地址；环拓扑上一个节点从其西向接入接口收到三层探测报文后，
修改所述三层探测报文目的地址为与该节点东向接入接口直连接的下一跳地址，继续做三层沿环自主转发。
[0015] 在上述方法中，在步骤A20中，各节点针对所述三层探测报文不做TTL值依跳自减的操作。
[0016] 在上述方法中，在步骤A30中，当环拓扑中各节点通过其西向接入接口收到本节点始发的三层探测报文没有超时时，定时器重置；否则该始发节点触发超时定时器超时，以感知故障；
[0017] 并且各节点通过在三层探测报文中携带源节点地址信息来识别是否是由本节点始发。
[0018] 在上述方法中，在步骤A40中故障的定位包括以下步骤：
[0019] 步骤A41、当始发节点触发超时后，从该节点东向及西向向环路拓扑直连节点同时发送探伤检测报文；
[0020] 步骤A42、环拓扑上的各节点接收到探伤检测报文后立即回应探伤回声报文，并同时将该探伤检测报文沿环路径发送给相邻的下一跳设备；
[0021] 步骤A43、始发节点根据收到的东西两向探伤回声报文，推算得出故障位置及所述故障是链路故障还是节点故障。
[0022] 在上述方法中，环拓扑上各节点需要依据初始建立的环拓扑地址列表信息对所述探伤检测报文进行发送。
[0023] 在上述方法中，在步骤A50中，没有受所述故障影响的路由条目不需要刷新。
[0024] 传统端到端保护方式一般需要明确接入点，在
指定的两点间建立冗余隧道实施保护，对于非指定两点上接入的普通流量则无法实施保护，如果要做到环上各点都形成主备保护关系，则要求两两间都配置冗余保护，在实际操作时往往由于节点众多、配置对地址依赖较重且复杂同时隧道资源有限等原因而无法实施，本发明，与环上具体节点和路由条目无关，在不需明确流量接入的情况下，实现了三层环网任意节点故障快速感知，而且感知效率高、各站倒换直接无需经过链路状态逐跳更新，因而可以实现环网快速倒换，并且无需做全链路冗余保护配置，也不用预先明确流量从哪个站点接入，可以有效减少三层环网保护倒换配置复杂度。
附图说明
[0025] 图1为本发明提供的三层以太网环的缺陷感知及路由条目刷新方法
流程图[0026] 图2为本发明提供的环网拓扑结构示意图；
[0027] 图3为本发明提供的故障定位流程图；
[0028] 图4为本发明中图2所示环网节点D和E之间发生链路故障的示意图；
[0029] 图5为本发明中图2所示环网节点D发生故障的示意图：
[0030] 图6为本发明中图2所示环网故障发生后路由倒换示意图。
具体实施方式
[0031] 下面结合
说明书附图对本发明提供的三层以太网环的缺陷感知及路由条目刷新方法做出详细的说明。
[0032] 如图1所示，本发明提供的三层以太网环缺陷感知方法包括以下步骤：
[0033] 步骤A10、将环拓扑上各节点的节点地址信息以东发西收的顺序形成拓扑地址列表，在环拓扑各节点的东向设设置一个东向接入接口，西向设置一个西向接入接口；将东向接入接口和西向接入接口绑定为一个环接入接口对，并为其设置对应的地址信息。
[0034] 如图2所示，A节点其地址列表为：A(1.1.1.1/32)-B-C-D-E-F-A；东向接入接口为A1，西向接入接口为A2，则东向接入接口A1和西向接入接口A2绑定的该环接入接口对为(A1-A2)；其中，东向接入接口A1用于网络正常时发送探测报文或网络故障时发送探伤检测报文，西向接入接口A2用于网络故障时发送探伤检测报文。
[0035] 步骤A20、在环拓扑的各节点上分别构造三层探测报文，三层探测报文从始发节点开始通过东向接入接口发送，依次由环上各节点进行三层探测报文转发，最后从起始节点的西向接入接口回到起始节点，并周而复始沿环转发。
[0036] 三层探测报文的封装可考虑在IP option中
申请扩展类型，三层探测报文目的地址为与该节点东向接入接口直连接的下一跳地址。环拓扑上一个节点从其西向接入接口收到三层探测报文后，修改其目的地址为与该节点东向接入接口直连接的下一跳地址，继续做三层沿环转发。
[0037] 以A节点为例，如图1所示，A节点通过A2接入接口从F节点收到三层探测报文后，修改该报文目的地址为A1接口的下一跳地址：10.1.1.2，并继续三层转发至B节点。
[0038] 一般探测报文在环上循环三层转发时，TTL值按照三层转发要求会依跳自减，直至为0，但是，在本发明中，各节点针对上述特殊三层探测报文不做TTL自减的操作。
[0039] 沿环发送的探测报文正常情况下可以验证环上各节点的三层转发能
力，通过验证直连下一跳路由能力检验各IGP协议所依赖的协议建立
基础三层转发能力；由于不明确具体的环上节点或链路会产生故障，因此正常情况下，环上各节点都会自主发送该探测报文。
[0040] 步骤A30、在环拓扑上各节点设置超时定时器，当发送探测报文时启动超时定时器，并根据是否在设定的超时时间内收到节点自身始发的三层探测报文感知故障。
[0041] 其中，所述故障包括节点故障及链路故障两类情况。
[0042] 故障感知过程如下：
[0043] 在环拓扑中各节点上设置超时定时器TM，超时时间为T；
[0044] 当该节点从东向接入接口发送探测报文时启动超时定时器；
[0045] 当环拓扑中各节点在时间T内，通过其西向接入接口收到本节点始发的三层探测报文，则定时器重置；如果在时间T内没有收到本节点始发的三层探测报文，则该始发节点触发超时定时器TM超时以感知故障。
[0046] 当所有节点都启动三层探测报文发送后，各节点通过在探测报文中携带源节点地址信息来识别是否是本节点起始发送的报文。
[0047] 步骤A40、以沿环拓扑各节点为始发节点分别从其东向和西向接入接口同时沿环向各节点发送探伤检测报文，各节点收到探伤检测报文后进行应答，然后根据各始发节点收到应答的情况，推算出具体故障位置。
[0048] 在环网上每个节点到达某个目的路由的路径都有两条，经过路由协议计算后会优选一条，当环上某个节点出现故障时，由于路由收敛较慢，在流量入环节点上无法迅速、直接的感知到对应路由下一跳不可达，因此，节点触发超时后，需要辨识出环上哪个节点或哪段链路出现故障，以触发路由快速收敛。
[0049] 如图3所示，故障定位作为三层环网任意节点故障快速感知的重要环节具体包括以下步骤：
[0050] 步骤A41、当始发节点触发超时后，从该节点东向及西向向环路拓扑直连节点同时发送探伤检测报文(同样可以通过申请扩展的IP option定义对应探伤检测报文及应答回声报文)；
[0051] 步骤A42、环拓扑上的各节点接收到探伤检测报文后立即回应探伤回声报文，并同时将该探伤检测报文沿环路径发送给相邻的下一跳设备。
[0052] 在本发明中，该探伤检测报文的发送不能依赖普通路由，因为普通路由的指向是按最优路径选择生成的，无法保证一定按顺序遍历到环拓扑上各节点，所以环拓扑上各节点需要依据初始建立的环拓扑地址列表信息进行发送；
[0053] 以节点C为例，依据本节点的地址列表：C-D-E-F-A-B-C：
[0054] 当收到来自B的探伤检测报文时，C回应后将该报文继续发送给D；
[0055] 当收到来自D的探伤检测报文时，C回应后将该报文继续发送给B；
[0056] 步骤A43、始发节点根据收到的东西两向探伤回声报文，推算得出故障位置。
[0057] 下面结合图4、图5对实际组网中出现链路故障及节点故障分别进行说明。
[0058] a.链路故障：
[0059] 如附图4所示，如果：
[0060] 东向：A<->B、B<->C、C<->D均可以应答回声探伤报文；
[0061] 西向：A<->F、F<->E也可以应答回声探伤报文；
[0062] 则根据之前建立的环网拓扑可以认为，E<->D间的链路存在问题。
[0063] b.节点故障：
[0064] 如附图5所示，如果：
[0065] 东向：A<->B、B<->C可以应答回声探伤报文；
[0066] 西向：A<->F、F<->E也可以应答回声探伤报文；
[0067] 则根据之前建立的环网拓扑可以认为，D节点存在故障。
[0068] 根据上述方法，环上各节点均可在本节点为始发点的位置感知该环的故障位置。
[0069] 步骤A50、将SPF源节点地址信息引入IGP协议生成的路由表的路由转发条目，根据流量从上环到下环的转发站点的列表信息和环上节点的故障位置信息，刷新受该故障影响的路由条目，完成路由倒换。
[0070] 快速感知故障后，环拓扑上各节点快速地根据需要将所依赖的路由条目进行刷新。对链路状态型路由协议而言，依赖链路状态通告逐跳泛洪链路状态信息，形成链路状态
数据库，并通过SPF
算法形成以本节点为中心的
树形结构；而目前计算生成的用于指导转发的路由条目信息则只包含了目的地信息和下一跳信息，并未包含所依赖的链路信息，因此需要对传统路由条目做出调整扩充，实现与依赖的SPF链路关联。
[0071] 为辨识出环链路或节点故障对哪些路由条目可能产生影响并触发相应倒换，实现路由条目与依赖的SPF链路关联，本发明对IGP协议生成的路由表进行改进，将SPF源节点地址信息引入路由转发条目，如下所示：
[0072] 传统路由转发条目：
[0073]目的地址 下一跳地址
[0074] 改进后的路由转发条目：
[0075]目的地址 下一跳地址 SPF源节点地址
[0076] 增加了所依赖的SPF源节点地址信息后，则环上每个站点上的每个路由条目形成了一条有向弧，结合保护环的拓扑信息，即可以得出该有向弧所经过的环节点列表信息，结合环上节点的故障位置信息，当发生故障的链路或站点落在该列表集合中，则该故障对本路由条目产生影响，需要对相应路由条目进行刷新；反之则继续转发，不需要刷新。
[0077] 本发明中，对于本转发条目不依赖的环路径发生故障时，该条目是不需要进行切换的，只需要切换那些所依赖转发路径发生故障的路由条目。
[0078] 同时，各节点的IGP协议在学习时都保留对应的次优路由，感知到条目受到影响后触发将出接口刷新到与当前接口环方向对应相反的次优下一跳出接口，完成路由倒换。
[0079] 下面结合附图6对本发明中环网故障发生后路由倒换的过程进行具体说明。
[0080] 如图6所示：
[0081] 对于A节点的目的地为100.0.0.1的路由条目，下一跳走F站点，SPF源节点为D站点，即该流量从A站上环，从D站下环；
[0082] 对于A节点的目的地为200.0.0.1的路由条目，下一跳走B站点，SPF源节点为D站点，即该流量从A站上环，从D站下环；
[0083] 则当A节点判断出E<->D链路出现故障时，对上述两类路由的处理动作如下：
[0084] 路由条目依赖的有向边发生故障。
[0085] 条目100.0.0.1/24依赖A->F->E->D，将被刷新，切换到次优下一跳路径A->B->C->D。
[0086] 路由条目依赖的有向边未发生故障。
[0087] 条目200.0.0.1/24依赖A->B->C->D，将不被刷新。
[0088] 至此，整个三层环网缺陷感知及倒换的过程完成，由于上述流程感知效率高、各站倒换直接无需经过链路状态逐跳更新，因而可以实现环网快速倒换，并且无需做全链路冗余保护配置，也不用预先明确流量从哪个站点接入。
[0089] 本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
