RG-IS2700G工業交換機ERPS技術解析
發佈時間：2014-08-21 點擊量：1038 打印 字體：大中小
ERPS（Ethernet Ring Protection Switching，以太環網保護切換協議）是ITU開發的一種環網保護協議，也稱G.8032。它是一個專門應用於以太環網的鏈路層協議。它在以太環網完整時能夠防止數據環路引起的廣播風暴，而當以太環網上一條鏈路斷開時能迅速恢復環網上各個節點之間的通信。
ERPS基本概念
圖1
以太環
以太環分爲普通以太環和以太子環：
普通以太環：是一個環形連接的以太網網絡拓撲，比如圖1中的ERP1。
以太子環：以太子環爲非閉環拓撲，它通過相交節點掛接在其它環或網絡上，和相交節點間歸屬於其它環或網絡的通道一起形成閉環拓撲，比如圖1中的ERP2。
每個以太環（不論是普通以太環還是以太子環）都有以下兩種狀態：
Idle狀態：環網的每條物理鏈路都是連通的。
Protection狀態：環網中某條物理鏈路斷開。
節點
以太環上的每臺設備都稱爲一個節點。對於某個特定的以太環而言，節點的角色分爲下列幾種：
RPL（Ring Protection Link，環保護鏈路） owner節點：緊挨着RPL鏈路，在以太環處於Idle狀態時，負責阻塞RPL鏈路，防止網絡出現環路的節點。每個以太環（不論是普通以太環還是以太子環）都有且僅有一個RPL owner節點（負載均衡模式下，一個物理以太環上跑多個ERP環，可以有多個RPL owner節點）。如圖1所示，Node1爲以太環ERP1的RPL owner節點；Node5爲以太子環ERP2的RPL owner節點。
非RPL owner節點：以太環上除RPL owner節點外的其它節點。如圖1所示，除Node1和Node5外的其它節點，被稱爲各個環的非RPL owner節點。
對於全局（指不針對某個特定的以太環）而言，節點的角色分爲下列幾種：
相交節點：在相交以太環中，同時屬於多個環的節點被稱爲相交節點。如圖1所示，Node3與Node4被稱爲相交節點。
非相交節點：在相交以太環中，只屬於某個以太環的節點被稱爲非相交節點。如圖1所示，除Node3和Node4外的其它節點，都被稱爲非相交節點。
鏈路與通道
RPL（Ring Protection Link，環保護鏈路）：每個以太環（不論是普通以太環還是以太子環）都有且僅有一條RPL。當以太環處於Idle狀態時，RPL鏈路處於阻塞狀態，不轉發數據報文，以避免形成環路。如圖1所示，Node1與Node4間的鏈路爲以太環ERP1的RPL鏈路，Node1阻塞RPL端口（RPL鏈路所在的端口）；Node4與Node5間的鏈路爲以太環ERP2的RPL鏈路，Node5阻塞RPL端口。
子環鏈路：在相交環當中，歸屬於子環，由子環控制的鏈路。如圖1所示，假設ERP1是普通以太環，ERP2是以太子環，則Node4與Node5間的鏈路及Node3與Node5間的鏈路爲子環ERP2的鏈路，其它鏈路歸屬於普通以太環ERP1（特別注意：Node3與Node4間的鏈路屬於普通以太環ERP1，不屬於以太子環ERP2，不受ERP2的控制）。
R-APS （Ring Auto Protection Switch）virtual channel：在相交環中，相交節點間，用於傳輸子環協議報文，但不屬於子環的通路被稱爲子環的R-APS虛擬通道。如圖1所示，由於Node1阻塞RPL鏈路，子環ERP2的協議報文在以太環ERP1中，通過Node3與Node4間的直連鏈路傳播，則Node3與Node4間的直連通路就被稱爲子環ERP2的R-APS虛擬通道。
VLAN
ERPS中有兩種類型的VLAN，一種是R-APS VLAN，另一種是數據VLAN。
R-APS VLAN：R-APS VLAN 用來傳遞ERPS協議報文。設備上接入ERP環的端口都屬於R-APS VLAN，且只有接入ERP環的端口可加入此VLAN。不同環的R-APS VLAN必須不同。R-APS VLAN的接口上不允許配置IP 地址。
數據VLAN：與R-APS VLAN 相對，數據VLAN 用來傳輸數據報文。數據VLAN 中既可包含ERP環端口，也可包含非ERP環端口。
協議報文
ERPS協議報文（也稱R-APS報文）的類型及其作用如下表所示：
ERPS工作原理
正常狀態
1、 所有的節點在物理拓撲上以環的方式連接。
2、 環路保護協議通過阻塞RPL鏈路，確保不會成環(Loop)。如圖2所示，Node1和Node4間的鏈路爲RPL鏈路。
3、 對相鄰節點間的每條鏈路進行故障檢測。
4、 與故障鏈路相臨的節點對故障鏈路進行阻塞，並使用R-APS(SF)消息向環上的其他節點報告故障。如圖3所示，假設Node2，Node3間鏈路故障，則Node2和Node3等待holdoff計時器超時後，會阻塞故障鏈路，分別向環網上各個節點發送R-APS(SF)消息。
5、 R-APS(SF)消息觸發RPL擁有節點打開RPL端口。R-APS(SF)消息還觸發所有的節點更新各自MAC 表項和ARP/ND 表項，然後節點進入保護狀態（Protection）。
圖2
圖3
鏈路故障
1、 與故障鏈路相臨的節點對故障鏈路進行阻塞，並使用R-APS(SF)消息向環上的其他節點報告故障。如圖3所示，假設Node2，Node3間鏈路故障，則Node2和Node3等待holdoff計時器超時後，會阻塞故障鏈路，分別向環網上各個節點發送R-APS(SF)消息。
2、 R-APS(SF)消息觸發RPL擁有節點打開RPL端口。R-APS(SF)消息還觸發所有的節點更新各自MAC 表項和ARP/ND 表項，然後節點進入保護狀態（Protection）。
鏈路恢復
1、 當故障恢復時，故障相鄰的節點繼續保持阻塞狀態，併發送R-APS(NR)消息，表示沒有本地故障，如圖4所示。
2、 guard計時器耗盡後，RPL Owner節點收到第一個R-APS(NR)消息後，開始啓動WTR定時器。
3、 當WTR定時器耗盡後，RPL Owner節點阻塞RPL，併發送R-APS(NR，RB)消息。
4、 其他節點收到這個消息後，更新各自MAC 表項和ARP/ND 表項，發送R-APS(NR)消息的那個節點停止週期性發送消息，並打開原先阻塞的端口。環網又恢復到了最初的正常狀態。
圖4
銳捷ERPS技術特點
ERPS負載均衡
通過在同一個物理環網上配置多個以太環，不同以太環發送不同VLAN（稱爲保護VLAN）的流量，實現不同VLAN的數據流量在該環網中的拓撲不同，從而達到負載分擔的目的。
如圖5所示，一個物理環網對應了兩個以太環，兩個以太環保護的VLAN不同，Node2爲ERP1的RPL owner，Node3爲ERP2的RPL owner。通過配置，可以實現不同VLAN分別阻塞不同的鏈路，從而實現單環的負載分擔。
圖5
安全性好
ERP中有兩種類型的VLAN，一種是R-APS VLAN，另一種是數據VLAN。R-APS VLAN只用於傳輸ERPS的協議報文；而ERP也只處理來自R-APS VLAN的協議報文，不會處理任何來自數據VLAN的協議***報文，提高ERP的安全性。
圖6
支持多環相交相切
如圖7所示，ERPS支持在同一節點(Node4)以相切或者相交形式加入多個環，大大增加了組網的靈活性。
圖7
銳捷RG-IS2700G系列工業交換機全部支持ERPS環網組網技術，大大提升組網的靈活度，且故障收斂時間≤20ms，確保前端視頻數據傳輸的高穩定性。並且支持和RG-S5750-24SFP/4SFP-S或者RG-S5750-24SFP/4SFP-E產品使用單芯光纖組成ERPS環網，保證視頻數據上傳無瓶頸，同時爲客戶大量節省光纖資源。