H3C以太環(huán)網(wǎng)解決方案技術(shù)白皮書

以太環(huán)網(wǎng)解決方案技術(shù)白皮書關(guān)鍵詞：RRPP摘

要：以太環(huán)網(wǎng)解決方案主要以RRPP為核心的成本低高牢靠性的解決方案。縮略語清單：縮略語英文全名中文說明RRPPRapidRingProtectionProtocol快速環(huán)網(wǎng)愛護協(xié)議SRGsharedriskgroup共享風(fēng)險組1

介紹在數(shù)據(jù)通信的二層網(wǎng)絡(luò)中，一般采納生成樹(STP)協(xié)議來對網(wǎng)絡(luò)的拓撲進行愛護。STP協(xié)議族是由IEEE實現(xiàn)了標準化，主要包括STP、RSTP和MSTP等幾種協(xié)議。STP最初獨創(chuàng)的是目的是為了避開網(wǎng)絡(luò)中形成環(huán)路，出現(xiàn)廣播風(fēng)暴而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)不行用，并沒有對網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)拓撲變更時候的業(yè)務(wù)收斂時間做出很高的要求。實踐閱歷表明，采納STP協(xié)議作為拓撲愛護的網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)收斂時間在幾十秒的數(shù)量級；后來的RSTP對STP機制進行了改進，業(yè)務(wù)收斂時間在志向狀況下可以限制在秒級左右；MSTP主要是RSTP的多實例化，網(wǎng)絡(luò)收斂時間與RSTP基本相同。近幾年，隨著以太網(wǎng)技術(shù)在企業(yè)LAN網(wǎng)絡(luò)里面得到廣泛應(yīng)用的同時，以太網(wǎng)技術(shù)起先在運營商城域網(wǎng)絡(luò)發(fā)展；特殊是在數(shù)據(jù)，語音，視頻等業(yè)務(wù)向IP融合的趨勢下，增加以太網(wǎng)本身的牢靠性，縮短網(wǎng)絡(luò)的故障收斂時間，對語音業(yè)務(wù)，視頻等業(yè)務(wù)供應(yīng)滿足的用戶體驗，無論對運營商客戶，還是對于廣闊的企業(yè)用戶，都是一個根本的需求。為了縮短網(wǎng)絡(luò)故障收斂時間，H3C推出了革新性的以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)——RRPP（RapidRingProtectionProtocol，快速環(huán)網(wǎng)愛護協(xié)議）。RRPP技術(shù)是一種特地應(yīng)用于以太網(wǎng)環(huán)的鏈路層協(xié)議，它在以太網(wǎng)環(huán)中能夠防止數(shù)據(jù)環(huán)路引起的廣播風(fēng)暴，當(dāng)以太網(wǎng)環(huán)上鏈路或設(shè)備故障時，能快速切換到備份鏈路，保證業(yè)務(wù)快速復(fù)原。與STP協(xié)議相比，RRPP協(xié)議具有算法簡潔、拓撲收斂速度快和收斂時間與環(huán)網(wǎng)上節(jié)點數(shù)無關(guān)等顯著優(yōu)勢。H3C基于RRPP的以太環(huán)網(wǎng)解決方案可對數(shù)據(jù)，語音，視頻等業(yè)務(wù)做出快速的愛護倒換，協(xié)同中學(xué)低端交換機推出整體的環(huán)網(wǎng)解決方案，為不同的應(yīng)用場景供應(yīng)不同的解決方案。2

技術(shù)應(yīng)用背景當(dāng)前多數(shù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中采納星形或雙歸屬組網(wǎng)模型，多會存在缺乏有效愛護和奢侈網(wǎng)絡(luò)資源等諸多問題，如下圖所示：

圖1城域網(wǎng)現(xiàn)網(wǎng)存在的問題雙歸屬網(wǎng)絡(luò)中，匯接局和中心機房之間為了保證牢靠性部署雙鏈路上行，但實際應(yīng)用中這兩鏈路或光纖都處于一個地溝或管道中，這樣就出現(xiàn)了SRG（sharedriskgroup）共享風(fēng)險組，鏈路愛護無任何意義；同時該種網(wǎng)絡(luò)中還會奢侈核心交換機的端口資源和光纖資源。環(huán)網(wǎng)優(yōu)化后的結(jié)果如下圖所示：圖2環(huán)網(wǎng)應(yīng)用到城域網(wǎng)中的優(yōu)勢環(huán)網(wǎng)拓撲下的網(wǎng)絡(luò)由于節(jié)點間的光纖分別走不同的管道，不會存在SRG的問題，同時供應(yīng)快速的愛護倒換。H3C以太環(huán)網(wǎng)解決方案，勝利地解決現(xiàn)網(wǎng)存在的問題，既節(jié)約用戶建網(wǎng)成本，又提高網(wǎng)絡(luò)的牢靠性，滿足不同應(yīng)用場合的需求。H3C以太環(huán)網(wǎng)解決方案主要應(yīng)用于企業(yè)網(wǎng)和運營商兩個市場；通常的應(yīng)用場景共同特點：光纖資源緊缺，核心設(shè)備端口資源驚慌，要求成本限制，要求高牢靠性。H3C針對這部分市場，提出高性價比的、簡約的以太環(huán)網(wǎng)解決方案，在不增加任何硬件成本的基礎(chǔ)上供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的高牢靠性。3

技術(shù)特色以太環(huán)網(wǎng)解決方案中的RRPP是H3C提出針對環(huán)網(wǎng)拓撲架構(gòu)的愛護協(xié)議，收斂速度快，為網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)高牢靠愛護；除快速的業(yè)務(wù)愛護以外，以太環(huán)網(wǎng)解決方案是一個低成本的實現(xiàn)方案，并不須要更換硬件，可以在傳統(tǒng)的Gigabit以太網(wǎng)口上實現(xiàn)快速業(yè)務(wù)愛護。4

技術(shù)實現(xiàn)方案以太環(huán)網(wǎng)解決方案的核心技術(shù)是RRPP環(huán)網(wǎng)技術(shù)，下面的重點介紹該RRPP環(huán)網(wǎng)技術(shù)的基本實現(xiàn)機制：4.1

RRPP基本概念

RRPP域（RRPPDomain）RRPP域由整數(shù)表示的ID來標識，一組配置了相同的域ID和限制VLAN，并且相互連通的交換機群體構(gòu)成一個RRPP域。一個RRPP域具有如下的組成要素：

RRPP環(huán)一個RRPP環(huán)物理上對應(yīng)一個環(huán)形連接的以太網(wǎng)拓撲，一個RRPP域由彼此相交的多個RRPP環(huán)構(gòu)成，其中有一個為主環(huán)，其他環(huán)為子環(huán)。相切環(huán)狀況下可以都配置為一個主環(huán)；一個RRPP域也可以只包含一個RRPP環(huán)。RRPP環(huán)的角色由用戶通過配置確定。

RRPP限制VLAN每個RRPP域可以具有兩個限制VLAN，分別叫做主限制VLAN和子限制VLAN。主環(huán)的協(xié)議報文在主限制VLAN中傳播，子環(huán)的協(xié)議報文在子限制VLAN中傳播。

主節(jié)點主節(jié)點是RRPP環(huán)上的主要決策和限制節(jié)點。每個RRPP環(huán)上必需有一個主節(jié)點，而且只能有一個。主節(jié)點的環(huán)上端口分為主端口和從端口，環(huán)完整的狀況下，通常阻斷從端口。

傳輸節(jié)點環(huán)上除主節(jié)點之外的其它節(jié)點都可以稱為傳輸節(jié)點（邊緣節(jié)點和協(xié)助邊緣節(jié)點事實上是特殊的傳輸節(jié)點）。一個RRPP環(huán)上可以有多個傳輸節(jié)點，如下圖所示：圖3RRPP環(huán)網(wǎng)示意圖

主端口和從端口主節(jié)點和傳輸節(jié)點接入以太網(wǎng)環(huán)的兩個端口中，一個為主端口，另一個為從端口，端口的角色由用戶的配置確定。主節(jié)點的主端口和從端口在功能上是有區(qū)分的。主節(jié)點從其主端口發(fā)送環(huán)路狀態(tài)探測報文即Hello報文，假如能夠從從端口收到該報文，說明本節(jié)點所在RRPP環(huán)網(wǎng)完整，因此須要堵塞從端口以防止數(shù)據(jù)環(huán)路；相反假如在規(guī)定時間內(nèi)收不到探測報文，說明環(huán)網(wǎng)故障，此時須要放開從端口以保證環(huán)上全部節(jié)點的正常通信。傳輸節(jié)點的主端口和從端口在功能上沒有區(qū)分。端口的角色同樣由用戶的配置確定。

4.2

RRPP環(huán)（RRPPRing）

RRPP基本原理1.

RRPP協(xié)議基礎(chǔ)

每個域上全部節(jié)點配置相同的RRPP域ID和限制VLAN

協(xié)議報文在限制VLAN中傳播2.

正常工作原理

RRPP環(huán)主要由一個主節(jié)點、多個傳輸節(jié)點和限制VLAN構(gòu)成，主節(jié)點配置主端口和從端口，正常工作時主節(jié)點周期性地從主端口發(fā)送Hello報文，從端口一旦接收到自己發(fā)送Hello報文，馬上堵塞從端口。限制VLAN主要傳輸RRPP的限制報文，有效愛護限制報文。圖4RRPP正常工作示意圖3.

Polling機制Polling機制是RRPP環(huán)的主節(jié)點主動檢測環(huán)網(wǎng)健康狀態(tài)的機制，主節(jié)點周期性地從其主端口發(fā)送Hello報文，依次經(jīng)過各傳輸節(jié)點在環(huán)上傳播。假如主節(jié)點的從端口能收到自己發(fā)送的Hello報文，說明環(huán)網(wǎng)鏈路完整；否則假如在規(guī)定時間內(nèi)收不到Hello報文，就認為環(huán)網(wǎng)發(fā)生鏈路故障。處于故障狀態(tài)的主節(jié)點從端口收到自己發(fā)送的Hello報文，馬上遷移到環(huán)復(fù)原狀態(tài)，堵塞從端口并刷新轉(zhuǎn)發(fā)表，而且主端口發(fā)送刷新轉(zhuǎn)發(fā)表的報文通知全部傳輸節(jié)點放開臨時堵塞端口和刷新轉(zhuǎn)發(fā)表。4.

鏈路狀態(tài)變更通知機制鏈路狀態(tài)變更通知機制是一種比Polling機制更快處理環(huán)網(wǎng)拓撲變更的機制，這一機制的發(fā)起者是傳輸節(jié)點。傳輸節(jié)點總是在監(jiān)測自己的端口鏈路狀態(tài)，一旦狀態(tài)發(fā)生變更，它就會通過發(fā)送通知報文把這種變更通知主節(jié)點，然后由主節(jié)點來確定如何處理。假如檢測到端口Down，將會發(fā)送故障通知報文。主節(jié)點接收到該報文會馬上放開從端口，刷新本地轉(zhuǎn)發(fā)表的同時發(fā)送報文通知其他節(jié)點刷新轉(zhuǎn)發(fā)表。圖5RRPP故障處理過程示意圖5.

故障復(fù)原機制環(huán)故障狀態(tài)的主節(jié)點通常從端口接收不到自己發(fā)送的Hello報文；故障節(jié)點的鏈路復(fù)原也會進入臨時堵塞狀態(tài)，但環(huán)的Hello報文可以通過該堵塞端口，這樣主節(jié)點會接收到自己發(fā)送的Hello報文，主節(jié)點認為環(huán)已經(jīng)復(fù)原正常，馬上堵塞從端口且刷新轉(zhuǎn)發(fā)表，并同時從主端口發(fā)送報文通知全部傳輸節(jié)點放開臨時堵塞端口和刷新轉(zhuǎn)發(fā)表，傳輸節(jié)點接收到該報文后會馬上放開臨時阻賽端口且刷新轉(zhuǎn)發(fā)表。4.3

以太環(huán)網(wǎng)解決方案的優(yōu)勢1、高牢靠以太環(huán)網(wǎng)上任一鏈路或節(jié)點的發(fā)生故障時，以太環(huán)網(wǎng)解決方案能保證鏈路倒換時間為50ms以內(nèi)，業(yè)務(wù)倒換時間在50-200ms之間，并且供應(yīng)對各種業(yè)務(wù)的快速愛護倒換，提高網(wǎng)絡(luò)的可用性；2、低成本H3C公司的RRPP技術(shù)并沒有變更傳統(tǒng)以太網(wǎng)的硬件，全部正在網(wǎng)絡(luò)中運行的中高端交換機都可以通過軟件升級支持GE端口的RRPP特性，并且H3C公司會不斷豐富支持RRPP技術(shù)的端口類型，擴展這種低成本愛護技術(shù)的運用范圍；3、算法簡潔以太環(huán)網(wǎng)的主節(jié)點負責(zé)整個環(huán)的收斂計算，其他節(jié)點只是傳輸和響應(yīng)更新報文，簡化了軟件處理過程，保障軟件的健壯性；4、廣適用H3C以太環(huán)網(wǎng)解決方案業(yè)務(wù)愛護時間與環(huán)網(wǎng)節(jié)點數(shù)目、設(shè)備負荷、網(wǎng)絡(luò)所承載業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)流量等因素?zé)o關(guān)；環(huán)網(wǎng)節(jié)點數(shù)目無關(guān)：在組建大規(guī)模環(huán)網(wǎng)時，RRPP技術(shù)依舊能夠保證50－200ms的倒換時間；設(shè)備負載無關(guān)：即設(shè)備運行困難協(xié)議時，如配置多種ACL規(guī)則、作MPLSPE等狀況下，也不影響網(wǎng)絡(luò)的收斂時間；網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)無關(guān)：不管上層運行什么樣的業(yè)務(wù)，如語音、視頻等，RRPP技術(shù)都能夠保證極短的切換時間；網(wǎng)絡(luò)流量無關(guān)：在大流量的狀況下也可以保證毫秒級的自愈愛護時間，在業(yè)務(wù)不斷增長、數(shù)據(jù)量不斷加大的狀況下，以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)依舊可以保證業(yè)務(wù)的快速倒換。5、供應(yīng)全系列交換機的整體的環(huán)網(wǎng)解決方案，適用于不同的應(yīng)用場合；

5

典型應(yīng)用組網(wǎng)5.1

城域網(wǎng)應(yīng)用場景：圖6以太環(huán)網(wǎng)在城域網(wǎng)中的應(yīng)用如圖所示為目前常用的城域網(wǎng)組網(wǎng)模式：城域以太網(wǎng)中主要采納兩級環(huán)網(wǎng)架構(gòu)：一級匯聚層，主要是PE-AGG（PE匯聚設(shè)備）之間通過RRPP環(huán)來構(gòu)建，實現(xiàn)快速切換；另一級接入層，主要是PE-AGG與UPE之間；兩級環(huán)網(wǎng)主要采納相切方式。接入PE掛接在匯聚的SPE上。城域以太網(wǎng)構(gòu)建通常有兩種思路一個是大二層，PE-AGG到UPE都處于二層轉(zhuǎn)發(fā)模式；另一種就是MPLS到邊緣，全部設(shè)備都是L3MPLS；不論何種模式或建設(shè)思路，RRPP都可以供應(yīng)低成本的快速愛護倒換的高牢靠性。5.2

企業(yè)或園區(qū)網(wǎng)應(yīng)用場景圖7以太環(huán)網(wǎng)在企業(yè)網(wǎng)的應(yīng)用大型公司的園區(qū)通常分為四個部分，生產(chǎn)區(qū)、總部、辦公區(qū)、研發(fā)區(qū)，四個部分之間須要互通，同時在網(wǎng)絡(luò)中運行著研發(fā)的交互數(shù)據(jù)、生產(chǎn)的ERP調(diào)度數(shù)據(jù)、各種辦公OA數(shù)據(jù)，生產(chǎn)區(qū)的視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)、總部的行政審批電子流等各種數(shù)據(jù)。研發(fā)的交互數(shù)據(jù)假如出了問題可能很長一段時間的工作就完全奢侈了，生產(chǎn)資源的調(diào)度中斷帶來的是企業(yè)的干脆損