EIPS技术原理

EIPS技术原理内容提要1技术产生2基本原理3基本概念4单环应用5负载均衡应用6多层次组网应用7与STP协议混合组网8与REP组网9练习技术产生在二层网络中，对于网络可靠性一般采用STP协议，STP协议是由IEEE开发的一种标准的环网保护协议，并得到广泛应用，但实际应用中受到网络大小的限制，收敛时间受网络拓扑影响，不能满足50ms的拓扑收敛速度。技术产生为了缩短收敛时间，消除网络尺寸的影响，EAPS（EthernetAutomaticProtectionSwitching）协议应运而生,EAPS是ExtremeNetworks公司提出的为解决二层环路问题的方案（RFC3619）。和STP协议相比，EAPS协议具有拓扑收敛速度快（低于50ms）和收敛时间与环网上节点数无关的特点。技术产生EIPS（EthernetIntelligentProtectionSwitching）协议是由迈普通信技术公司综合EAPS、ZESR和RRPP等环网技术的优点，并增加了很多新的特征的以太环网保护技术。EIPS协议,线路断开和恢复几乎没有差别。EIPS基本网络及其基本原理图1EAPS基本网络MT2T1T3T4T5HelloLINK-DOWNLINK-DOWNEIPS基本网络及其基本原理如图1所示环中，M被定为Master节点，其他交换机称Transit节点。Master节点的两个端口中，一个为primary，另一个为secondary。初始时，secondary端口被阻塞，以避免环路。当某个Transit节点发现自己相邻的某段链路出现问题时，将给Master节点发送LinkDown报文。Master节点收到LinkDown报文后，清空FDB表，将secondary端口打开，并给Transit节点发送COMM-FLUSH-FDB，Transit节点将清空自己的FDB。此后的地址学习过程按普通方式重新开始。EIPS基本网络及其基本原理为防止因各种原因使得Master节点没收到LinkDown报文，Master节点从primary端口定时发送hello报文，此报文通过环路从Master节点的secondary接收。如果在一定时间内secondary端口没收到hello报文，Master节点将认为环路中某段出现问题，于是开始与收到LinkDown报文时一样的处理过程。此后，Master节点仍定时发送hello报文，如果从secondary端口收到，则认为环路恢复，然后清空FDB表，重新阻塞secondary端口，并给所有Transit节点发送COMP-FLUSH-FDB报文。EIPS基本网络及其基本原理在Master节点发现链路恢复前，该链路相邻的Transit节点先发现链路恢复，如果该Transit节点立即将相应端口up，将出现环路。为避免这种情况，TRANSIT在发现相邻链路恢复时，不要立即unblock相应端口，这种状态称为preforwarding——此状态一直持续到收到Master节点发来的COMP-FLUSH-FDB报文。上述各种报文—hello，Link-Down，COMM-FLUSH-FDB，COMP-FLUSH-FDB都是通过单独的controlVLAN发送的。基本概念EIPS域如图2所示，EIPS域由一组配置了相同的控制VLAN和多个受保护VLAN（构成VlanInstance），并且相互联通的交换机群体构成一个EIPS域，一个物理环路中可以存在一个或多个EIPS域，每个EIPS域都可以定义自己的主节点、传输节点、边缘节点。一个域由一个或多个彼此相互连接的环组成，一个环中也可以包含一个或多个域。基本概念图2单环多域可以通过单环多域的组网方式实现负载均衡。Domain1Domain2基本概念EIPS环一个EIPS环物理上对应一个环形连接的以太网拓扑，一个EIPS域由彼此相接的多个EIPS环构成。当由多个相互连接的环组成一个域时，其中一个为主环Level0，其它环可以退化为连接在主环上的各层次的分段（Segment）链路。根据需要选择EIPS域内的一个环设置成主环。其它的环将退化成低层次段。基本概念EIPS控制VLANEIPS的协议报文在控制VLAN内传播。每个EIPS域具有一个控制VLAN。EIPS保护VLAN通常指业务vlan，每个EIPS域都有多个保护VLAN，用户的业务在保护VLAN内传播，通过对保护VLAN的进行环路保护，实现了业务流量的二层业务保护。基本概念主节点（master）主节点是EIPS环的主要决策和控制节点。主环、各层次的分段（Segment）链路分别具有一个主节点（可以合二为一），分别负责主环、各层次的分段（Segment）链路的决策与控制。传输节点（transit）EIPS环上除主节点以外的其它节点均可以称为传输节点，传输节点主要是协助主节点进行环路状态的监测以及在主节点的控制下进行业务倒换。基本概念边缘节点EIPS环上同时连接两个层次以上的节点称为边缘节点，边缘节点在高层次（层次数值越小，层次越高）的角色为主或传输节点（含有两个端口），在低层次（接入层次）上为边缘辅助节点或边缘控制节点（只有一个接入端口），所谓边缘辅助或边缘控制节点是指在相应的接入层次上的角色为传输节点或主节点。基本概念边缘辅助节点边缘辅助节点是仅有一个端口在相应接入层次分段链路上的传输节点，主要是协助该分段链路的主节点或边缘控制节点完成对分段链路的监测与业务倒换。各层次分段链路肯定存在边缘辅助节点（一个或两个），但不一定存在边缘控制节点，当只有一个边缘辅助节点时，则主节点的选取必须是边缘控制节点。基本概念边缘控制节点边缘控制节点是仅有一个端口在相应接入层次分段链路上的主节点，与另一个边缘辅助节点一起完成对相应的接入层次分段链路的决策与控制。子环工作原理子环工作原理如图3，将相交环划分为主层次环和低层次段链路后，主层次环是一个单环，按照单环保护运行机制进行保护。低层次段链路上的各个节点对该低层次段链路进行检测，保持该低层次环上任意两个节点的保护业务VLAN的数据通信最多有一条可以连通的逻辑途径，低层次段链路的HELLO、LINK-DOWN报文只会在本低层次段链路中传输，低层次段链路在环路切换时，边缘节点要将COMP-FLUSH-FDB、COMM-FLUSH-FDB报文发送到高层次节点，通知高层次节点更新端口的FDB表,如图4。子环工作原理图3层次段模式子环工作原理MT2T1T3T4T5LS=(0,0)LS=(1,1)ECEAt1t2t3HELLOHELLOBB子环工作原理图4低层次段拓扑发生变化向高层次发送flush报文MT2T1T3T4T5LS=(0,0)LS=(1,1)ECEAt1t2t3BFlushFlushFlushFlushFlushFlush子环工作原理如果边缘控制节点EC在一段时间内没有收到HELLO报文，则认为链路发生故障。各个节点都在检测环上链路状态，当节点探测到自己端口链路状态故障时，通过发送LINK-DOWN报文给该层次段链路的边缘控制节和边缘辅助节点，边缘控制节点和边缘辅助节点就获知链路发生了故障。为了防止链路恢复时有环路产生，故障链路的相邻两个节点阻塞故障端口的保护业务VLAN的数据转发功能，并禁止EIPS协议报文从故障端口转发。子环工作原理边缘控制节点EC和边缘辅助节点EA检测该层次段链路的故障状态后，边缘控制节点EC从边缘端口以及被接入层次的两个端口发送COMM-FLUSH-FDB报文，如果故障端口不是边缘控制节点的边缘端口，则放开边缘控制节点的边缘端口保护业务VLAN的数据转发功能；边缘辅助节点检测到本层次段链路发送故障时，从边缘端口以及被接入层次的两个端口发送COMM-FLUSH-FDB报文。子环工作原理传输节点收到COMM-FLUSH-FDB报文时，如果该节点的层次高于或者等于发送源的层次，则刷新端口FDB表。边缘节点从边缘端口收到COMM-FLUSH-FDB报文时，如果该边缘接入端口对应的层次高于或者等于发送源的层次，并且上层次节点还没有获知发生源层次的链路状态变化，则向上层次转发该COMM-FLUSH-FDB报文，同时更新端口与保护业务VLAN相关的端口FDB表。EIPS单环应用单环应用单环组网时，先配置主节点，并在主节点上启动EIPS协议。如图5中，EIPS环无故障时，网络N1和网络N2的之间的数据经过传输节点T2、T3和T4。EIPS单环应用图5无故障时数据流向的路径MT2T1T3T4T5HelloBN1N2EIPS单环应用如图6，当图5中的T3和T4之间的线路故障时，则T3和T4向主节点发送LINK-DOWN消息。主节点打开副端口，并向环上所有的节点发送flush报文，如图7所示。传输节点接收到flush报文后，要刷新端口的FDB表，N1和N2之间的数据要重新学习MAC地址。N1和N2之间的数据经过主节点，如图8所示。EIPS单环应用图6T3和T4之间线路故障MT2T1T3T4T5HelloBN1N2LINKDOWNLINKDOWNEIPS单环应用图7主节点放开副端口并向传输节点发送flushMT2T1T3T4T5HelloN1N2flushflushEIPS单环应用图8数据经过主节点走备份线路MT2T1T3T4T5HelloN1N2EIPS单组网应用图9故障恢复中若T3和T4之间线路故障恢复，则T3和T3先转到pre-fwd状态，对数据vlan还是阻塞的。主节点重新可以接收到Hello。转到pre-up状态。如图9所示。MT2T1T3T4T5HelloN1N2Pre-fwdPre-fwdBBHelloPre-upEIPS单环应用主节点的pre-up定时器超时后，转到complete状态，block副端口，向传输节点发送comp-flush报文。T3和T4收到comp-flush后，不仅要刷新FDB表，还要转到complete状态。其它传输节点收到comp-flush报文要刷新FDB表。数据流向如图5。负载均衡应用图10负载均衡方式组环如图10，在同一个物理环环上配置两个EIPS逻辑环，EIPS环R1的主节点为M1，其数据实例为instance1，EIPS环R2的主节为M2,其数据实例为instance2。这里的实例与生成树的实例的意义完全相同。M1M2M3M4SSBlockinst1Blockinst2R1R2M1M2多层次组网应用图11一级子环应用如图11，网络N1连接在层次段LS(1,1)上，网络N2连接在LS(1,2)上。网络无故障时，N1和N2之间的数据流如图11中所示。若层次段LS(1,1)出现故障，如图12，则数据切换到新的路径上。MT2T1T3T4T5HelloN1N2HelloBBLS=(0,0)LS=(1,1)LS=(1,2)BHellohello多层次组网应用图12LS(1,1)线路出现故障后的数据路径MT2T1T3T4T5HelloN1N2HelloBLS=(0,0)LS=(1,1)LS=(1,2)BHellohello与STP混合组网一般来说，使用STP协议和EIPS协议混合组网的时候，STP协议和EIPS协议不能共用端口,如图13，因为STP协议和EIPS协议都要对端口的实例的生成树状态进行设置，共用端口则会在设置端口的实例的生成树状态时产生冲突，导致协议不可用。但是，EIPS环和STP环可以相切。如图14。与STP混合组网图13不支持STP与EIPS相交组网MT2T1T3T4HelloBS1S2S3EIPSSTPT4与STP混合组网图14EIPS环和STP环相切MT2T1T3T4HelloBS1S2S3EIPSSTP与REP组网EIPS层次段通过边缘控制节点和辅助边缘节点接入REP域。当EIPS层次段拓扑发生变化时，边缘控制节点和辅助边缘节点通过MAIPU的REP端口向REP域发送REPTCN报文。组网方式如图15。与REP组网REP1000EIPSREP10