以太网弹性技术及发展(1)(2)

3  以太环网保护技术介绍

环网保护是要对一个以太网环拓扑进行自动保护。在正常状态下，要在环网内设置阻塞链路，以防止成环。当其他链路发生故障时间，这段阻塞链路打开，流量倒换到环上的另一侧路径从而进行倒换保护。在G.8032 中，这段链路并称为环路保护链路Ring Protection Link，RPL)，负责阻塞这段链路的节点称之为RPL拥有节点RPL Owner)。

3.1  基本保护机制

G.8032定义了2种状态，空闲态Idle state）及保护状态Protecting state）。前者是在没有故障时的正常工作状态，后者是检测到链路发生故障后切换到保护的状态。自动倒换保护是由以太网OAM的CC检测到故障触发的。故障消息的传递和倒换的控制协议的传递是采用自动保护倒换通道APS Channel）中进行的。当故障恢复时，G.8032为了保证对倒换的稳定性，定义了一个恢复定时器(WTR)，RPL拥有节点在收到故障告警恢复消息后，必须等待WTR耗尽时才倒换回去，即在重新阻塞RPL前等待一段延时，确定环网倒换稳定。

如图1所示，状态迁移和保护倒换的步骤如下：

图1  环网保护基本机制图1 环网保护基本机制

1）正常状态下环路处于空闲态Idle）

◆所有的节点在物理拓扑上以环的方式连接。

◆环路保护协议通过阻塞RPL链路，确保不会成环(Loop)，比如图1中A，B节点间的链路为RPL。

◆相临节点对每条链路都使用的以太网OAM中的CC帧进行监视。

◆采用Y.1731定义的信号故障SF)类型触发环路保护倒换，这些故障包括连接性丢失或者服务层故障。

2）当链路发生故障时启动自动保护倒换Protecting State）

◆由于故障相临的节点检测到时链路故障。

◆与故障链路相临的节点对故障链路进行阻塞，并使用R-APS(SF)消息向环上的其他节点报告故障。如图1中E，D间链路故障，E和D分别向环网上各个节点发送R-APS(SF)消息。

◆R-APS(SF)消息触发RPL拥有节点打开RPL端口。R-APS(SF)消息还触发所有的节点进行FDB刷地址，然后节点进入保护状态Protecting）。

3）故障恢复时的倒换

◆当故障恢复时，故障相邻的节点继续保持阻塞状态，并发送R-APS(NR)消息，表示没有本地故障请求No Request)。

◆当RPL拥有节点收到第一个R-APS(NR)消息后，开始启动WTR定时器。

◆当WTR定时器耗尽后，RPL拥有节点阻塞RPL，并发送R-APS(NR，RB)消息。

◆其他节点收到这个消息后，刷新FDB，发送R-APS(NR)消息的那个节点停止周期性发送消息，并打开原先阻塞的端口。

◆链路节点回到空闲状态Idle）。

3.2  自动保护协议

自动保护协议消息Ring APS Messages，R-APS）定义了两种基本消息：链路故障消息R-APS (SF)和链路恢复消息R-APS(NR)。在R-APS(NR)消息中，对于RPL拥有节点，RPL拥有者节点在指示其阻塞RPL端口时发R-APS(NR，RB)。

R-APS消息由Y.1731 OAM的公共区域进行定义。R-APS通过APS通道在环上传输，这是一个用于控制的VLAN通道，每个节点在二层网络的转发层对R-APS消息直接向下一个节点转发，保证了快速倒换达到50ms的要求。

根据G.8032对R-APS进行的定义见图2），Version G.8032 v1版本定义为0；OpCode定义为40；Flags，“00000000”环保护的节点忽略这个值。对于图2中R-APS Specific Information区域的定义了图3所示的信息。其中：

图2  R-APS消息格式

图3  R-APS中的特有信息

1）Request/Status(4bits)：“1011”=SF；“0000”=NR；Other=将来用；

2）Status RB(1bit)：当RPL阻塞的时候设置为1在NR消息中由RPL拥有节点使用)；

3）Status DNF(1bit)：如果不需要刷新FDB，则设为1(将来使用)；

4）NodeID (6octets)：消息源节点的MAC Address(作为Informational)；

5）Reserved1(4bits)，Status Reserved(6bits)，Reserved2(24octets)：将来扩展用。