基于T型转发器的以太网快速收敛方法技术

本发明专利技术公开的一种基于T型以太网转发器的以太网快速收敛方法，其步骤为：(1)骨干交换机接收媒体访问控制MAC帧；(2)判断T型以太网转发器中PHY芯片寄存器状态；(3)填充查找表；(4)组建链路初始化帧并发送；(5)重建链路；(6)转发同步数据帧。本发明专利技术可以应用于以太网技术领域中，通过将地址表按照用户端口和左右端口分为用户端口查找表和左右端口查找表，链路重建只清空用户端口查找表，降低了需要更新的地址表容量，提高了地址表的更新速度，通过链路重建时主动广播媒体访问控制MAC加速学习帧，使媒体访问控制MAC地址表重建立时间确定，网络快速收敛。

【技术实现步骤摘要】
基于T型转发器的以太网快速收敛方法
本专利技术属于通信
，更进一步涉及以太网
中的一种基于T型转发器的以太网快速收敛方法。本专利技术可用于实现由多个T型转发器构成级联网络的快速收敛，从而保证网络中数据的正常传输。
技术介绍
T型转发器是解决现有交换机存在布线冗余、时延较大和时延不确定问题的一种新型以太网转发器。T型转发器采用直通转发和存储转发两种转发模式，当输出端口无堵塞时，转发器采用直通转发模式，收到数据帧的以太网字段后即开始数据帧的查找与转发，整个转发过程不需要对完整的数据帧进行缓存，保证了转发过程的低时延，并且由于缓存部分数据帧的长度固定，保证转发时延的确定性；当输出端口发生阻塞时，转发器采用存储转发模式，将数据帧缓存到输出端口后轮询输出。以太网收敛速度是T型转发器级联网络的重要指标之一。当网络拓扑结构发生改变之后，网络中各节点的路径相应改变，需要重新确定新的路径，从而达到网络收敛，保证网络中数据的正常传输。因此，针对T型转发器构成级联网络的快速收敛是一个亟待解决的问题。西安电子科技大学在其申请的专利文献“基于T型结构的低时延以太网转发器及方法”(申请号：201610472276.9申请日期：2016.06.24公开号：CN105933162A)中公开了一种T型结构的低时延以太网转发器的转发方法。该方法根据普通数据帧的源媒体访问控制MAC(MediaAccessControl)地址和源端口号进行媒体访问控制MAC地址自学习，生成一张同时包含用户端口和左右端口的地址表；在网络拓扑结构改变后，首先清空之前生成的地址表，然后通过媒体访问控制MAC地址自学习重新建立该地址表，实现链路重建中的网络收敛。该方法存在的不足之处在于，首先，在T型结构以太网转发器中只有一张地址表，该地址表同时包括用户端口和左右端口，容量较大，实时更新速度较慢；其次，方法中采用媒体访问控制MAC地址自学习，其学习方式是被动进行的，导致媒体访问控制MAC地址表重建立的时间不确定，网络收敛时间较长。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术存在的不足，提出一种基于T型转发器的以太网快速收敛方法。实现本专利技术目的的思路是，针对T转发器三端口的特点，将媒体访问控制MAC地址表根据端口划分为用户端口查找表，左右端口查找表两部分。在多个T型转发器通过一条物理链路级连接至骨干交换机构成的网络拓扑中，当网络拓扑发生变化时，每个T型转发器处理输入的媒体访问控制MAC帧，将其源端口的序号和源媒体访问控制MAC地址，存储到用户端口查找表和左右端口查找表中，链路重建时只清空用户端口查找表，可以花费更少的时间进行地址表更新。使用主动发送媒体访问控制MAC地址加速学习帧的方式，使媒体访问控制MAC地址表重新生成的时间确定，实现以太网的快速收敛。本专利技术的具体步骤包括如下：(1)接收媒体访问控制MAC帧：多个T型转发器通过一条物理链路级连接至骨干交换机，骨干交换机接收以太网中其他设备转发的媒体访问控制MAC帧；(2)判断每个T型转发器中的物理层PHY芯片寄存器是否处于“开”状态，若是，则执行步骤(3)，否则，执行步骤(7)；(3)骨干交换机转发接收到的媒体访问控制MAC帧；(4)从链路中随意选取一个未被选取过的T型转发器；(5)利用跨时钟域处理方法，对所选取的T型转发器接收到的媒体访问控制MAC帧进行跨时钟域处理，得到同步数据帧，并缓存同步数据帧的首部；(6)填充查找表：(6a)判断媒体访问控制MAC帧是否来自用户端口，若是，则执行步骤(6b)，否则，执行步骤(6c)；(6b)从同步数据帧的首部中，提取该帧源端口的序号和源媒体访问控制MAC地址，填充在左右端口查找表中；(6c)从同步数据帧的首部中，提取该帧源端口的序号和源媒体访问控制MAC地址，填充在用户端口查找表中；(7)判断是否选取完物理链路中所有的T型转发器，若是，则执行步骤(12)，否则，执行步骤(4)；(8)组建链路初始化帧：(8a)骨干交换机将目的媒体访问控制MAC地址、源媒体访问控制MAC地址、以太网帧类型、协议帧类型、T转发器ID、填充和校验字段组合成链路初始化帧；(8b)骨干交换机以广播的形式发送链路初始化帧；(9)从接收到链路初始化帧的T型转发器中随意选取一个未被选取过的T型转发器；(10)重建链路：(10a)读取被选取的T型转发器中左右端口查找表中的全部内容，保持左右端口查找表不变；(10b)生成媒体访问控制MAC地址加速学习帧；(10c)T型转发器转发接收到的媒体访问控制MAC地址加速学习帧，从中提取源媒体访问控制MAC地址，填充到用户端口查找表中；(10d)骨干交换机从接收到的媒体访问控制MAC地址加速学习帧中，提取源媒体访问控制MAC地址，丢弃接收到的媒体访问控制MAC地址加速学习帧；(11)判断是否选取完链路中所有的T型转发器，若是，则执行步骤(12)，否则，执行步骤(9)；(12)转发同步数据帧：在左右端口查找表和用户端口查找表中查找同步数据帧的目的端口，转发同步数据帧至目的端口。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：第一，由于本专利技术将多个T型转发器通过一条物理链路级连接至骨干交换机，每个T型转发器处理输入的媒体访问控制MAC帧，将其源端口的序号和源媒体访问控制MAC地址，分别存储到用户端口查找表和左右端口查找表两张表中，链路重建时只清空重建用户端口查找表，克服了现有技术中在T型结构以太网转发器中只有一张媒体访问控制MAC地址表，该地址表同时包括用户端口和左右端口带来的容量大，更新过程清空并重建地址表速度慢的问题，使得本专利技术降低了需要更新的地址表容量，提高了地址表的更新速度，减少了网络收敛时间。第二，由于本专利技术在链路重建时广播媒体访问控制MAC地址加速学习帧，克服了现有技术在链路重建时采用媒体访问控制MAC地址自学习，其学习方式是被动进行的，导致媒体访问控制MAC地址表重建立的时间不确定，网络收敛时间较长的问题，使得本专利技术媒体访问控制MAC地址表重建立的时间确定，网络收敛时间较短。附图说明图1为本专利技术的流程图。具体实施方式下面结合附图1对本专利技术的具体步骤做进一步描述。步骤1，骨干交换机接收以太网中其他设备转发的媒体访问控制MAC帧。步骤2，判断每个T型转发器中的物理层PHY芯片寄存器是否处于“开”状态，若是，则执行步骤3，否则，执行步骤7。通过读取物理层PHY芯片寄存器的Mdio接口读其寄存器的内容，其中一个特定的寄存器表示PHY芯片的连接状态，如果连接状态为“开”，表示网络链路正常，否则表示链路故障。步骤3，骨干交换机转发接收到的媒体访问控制MAC帧。步骤4，从链路中随意选取一个未被选取过的T型转发器。步骤5，利用跨时钟域处理方法，对所选取的T型转发器接收到的媒体访问控制MAC帧进行跨时钟域处理，得到同步数据帧，并缓存同步数据帧的首部。步骤6，填充查找表。第1步：利用跨时钟域处理方法，对输入的媒体访问控制MAC帧进行跨时钟域处理，得到同步数据帧，并缓存同步数据帧的首部。所述的跨时钟域处理方法的具体步骤如下：首先，在T型转发器中建立空的异步先入先出队列FIFO；其次，将输入的媒体访问控制MAC帧存入异步先入先出队列FIFO中；最后，在T型转发器工作时钟的上升沿处，T型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于T型转发器的以太网快速收敛方法，其特征在于，链路重建时只清空用户端口查找表，广播媒体访问控制MAC地址加速学习帧，实现以太网的快速收敛，该方法的具体步骤包括如下：(1)接收媒体访问控制MAC帧：多个T型转发器通过一条物理链路级连接至骨干交换机，骨干交换机接收以太网中其他设备转发的媒体访问控制MAC帧；(2)判断每个T型转发器中的物理层PHY芯片寄存器是否处于“开”状态，若是，则执行步骤(3)，否则，执行步骤(7)；(3)骨干交换机转发接收到的媒体访问控制MAC帧；(4)从链路中随意选取一个未被选取过的T型转发器；(5)利用跨时钟域处理方法，对所选取的T型转发器接收到的媒体访问控制MAC帧进行跨时钟域处理，得到同步数据帧，并缓存同步数据帧的首部；(6)填充查找表：(6a)判断媒体访问控制MAC帧是否来自用户端口，若是，则执行步骤(6b)，否则，执行步骤(6c)；(6b)从同步数据帧的首部中，提取该帧源端口的序号和源媒体访问控制MAC地址，填充在左右端口查找表中；(6c)从同步数据帧的首部中，提取该帧源端口的序号和源媒体访问控制MAC地址，填充在用户端口查找表中；(7)判断是否选取完物理链路中所有的T型转发器，若是，则执行步骤(12)，否则，执行步骤(4)；(8)组建链路初始化帧：(8a)骨干交换机将目的媒体访问控制MAC地址、源媒体访问控制MAC地址、以太网帧类型、协议帧类型、T转发器ID、填充和校验字段组合成链路初始化帧；(8b)骨干交换机以广播的形式发送链路初始化帧；(9)从接收到链路初始化帧的T型转发器中随意选取一个未被选取过的T型转发器；(10)重建链路：(10a)读取被选取的T型转发器中左右端口查找表中的全部内容，保持左右端口查找表不变；(10b)生成媒体访问控制MAC地址加速学习帧；(10c)T型转发器转发接收到的媒体访问控制MAC地址加速学习帧，从中提取源媒体访问控制MAC地址，填充到用户端口查找表中；(10d)骨干交换机从接收到的媒体访问控制MAC地址加速学习帧中，提取源媒体访问控制MAC地址，丢弃接收到的媒体访问控制MAC地址加速学习帧；(11)判断是否选取完链路中所有的T型转发器，若是，则执行步骤(12)，否则，执行步骤(9)；(12)转发同步数据帧：在左右端口查找表和用户端口查找表中查找同步数据帧的目的端口，转发同步数据帧至目的端口。...

【技术特征摘要】
1.一种基于T型转发器的以太网快速收敛方法，其特征在于，链路重建时只清空用户端口查找表，广播媒体访问控制MAC地址加速学习帧，实现以太网的快速收敛，该方法的具体步骤包括如下：(1)接收媒体访问控制MAC帧：多个T型转发器通过一条物理链路级连接至骨干交换机，骨干交换机接收以太网中其他设备转发的媒体访问控制MAC帧；(2)判断每个T型转发器中的物理层PHY芯片寄存器是否处于“开”状态，若是，则执行步骤(3)，否则，执行步骤(7)；(3)骨干交换机转发接收到的媒体访问控制MAC帧；(4)从链路中随意选取一个未被选取过的T型转发器；(5)利用跨时钟域处理方法，对所选取的T型转发器接收到的媒体访问控制MAC帧进行跨时钟域处理，得到同步数据帧，并缓存同步数据帧的首部；(6)填充查找表：(6a)判断媒体访问控制MAC帧是否来自用户端口，若是，则执行步骤(6b)，否则，执行步骤(6c)；(6b)从同步数据帧的首部中，提取该帧源端口的序号和源媒体访问控制MAC地址，填充在左右端口查找表中；(6c)从同步数据帧的首部中，提取该帧源端口的序号和源媒体访问控制MAC地址，填充在用户端口查找表中；(7)判断是否选取完物理链路中所有的T型转发器，若是，则执行步骤(12)，否则，执行步骤(4)；(8)组建链路初始化帧：(8a)骨干交换机将目的媒体访问控制MAC地址、源媒体访问控制MAC地址、以太网帧类型、协议帧类型、T转发器ID、填充和校验字段组合成链路初始化帧；(8b)骨干交换机以广播的形式发送链路初始化帧...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘伟涛，戴佳伟，邱智亮，刘欢，董勐，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61