快速检测以太网交换机环路故障的方法技术

本发明专利技术公开了一种快速检测以太网交换机环路故障的方法，该方法包括以下步骤：Ａ．网络ＣＰＵ每隔一段时间发送一个含有特定字段的成环检测报文，该报文的源物理地址是一个已知的物理地址，目的地址是广播地址；Ｂ．网络ＣＰＵ读取以太网交换机每一用户端口的报文，并判断以太网交换机用户端口是否成环，如果该端口成环，网络ＣＰＵ就将该端口所有上下行报文丢弃，并通知管理员解决该端口故障；Ｃ．网络ＣＰＵ读取以太网交换机外联端口的报文，根据以太网交换机是否存在成环端口，对外联端口的报文进行处理。本发明专利技术可以实现在最短的时间内发现环路；在最短的时间内，在最大的程度内减小环路对网络的影响，提高网络运行效率。

【技术实现步骤摘要】
快速检测以太网交换机环路故障的方法
本专利技术涉及一种用于快速检测以太网交换机环路故障的方法。
技术介绍
以太网交换机是网络运营商在组建网络时常用的设备，它不仅可以提高网络带宽的利用率，而且，还可以大大地提高网络运行的可靠性。但是，在实际应用中，运营商发现由于对交换机的不规范操作常常引起交换机设备端口出现环路故障。通常，交换机端口出现的环路故障分为单环环路故障和双环环路故障。单环环路故障是指交换机的一个端口物理上形成了环路，也就是指从该端口出去的报文又从该端口进来；双环环路故障是指交换机的两个端口物理上形成了环路，也就是指从交换机一个端口发出的报文，又从物理连接的另外一个端口进入交换机。一旦交换机物理上形成了环路，不仅环路端口工作异常，而且还会导致整个网络性能下降。首先，会形成广播风暴，在交换机内部广播报文会广播到所有端口，这样瞬间在整个网络中产生大量的广播报文，导致网络阻塞；其次，在形成环路的网络环境里，由于交换机芯片具备的MAC地址自学习功能，使得设备的MAC地址发生漂移，引发报文通讯的不稳定；而且，这种错误会在整个网络中蔓延，降低用户对网络的使用效率，增加了用户的使用成本。对于这么一个随时会出现，且出现了就会给整个网络带来巨大损失的故障来说，无论是用户，还是运营商都无法接受。但是，目前的应用技术像SpanningTree Protocol这样的协议只能解决多台交换机之间出现的环路问题，而且协议复杂，响应时间慢。对于单台设备出现的环路故障，仍然只能靠人工发现、人工解决。这种方式是通过花费大量的人力、物力以及时间来排查故障、解决故障，效益的巨大浪费是显而易见的，用户和运营商的代价也是巨大的，作为享受服务的用户来讲损失更为惨重。
技术实现思路
鉴于上述原因，本专利技术的目的是提供一种检测以太网交换机环路故障的方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种快速检测以太网交换机环路故障的方法，该方法包括以下步骤：-->A、网络CPU每隔一段时间发送一个成环检测报文，该报文的源物理地址是一个已知的物理地址，目的地址是广播地址；B、网络CPU读取以太网交换机每一用户端口的报文，并判断以太网交换机用户端口是否成环，进行处理；C、网络CPU读取以太网交换机外联端口的报文，根据以太网交换机是否存在成环端口，对外联端口的报文进行处理。所述步骤B由以下步骤完成：1)、网络CPU读取进入以太网交换机每一用户端口的报文；2)、查看该端口是否是成环端口；如果是，网络CPU将该端口所有上下行报文丢弃，并通知管理员解决该端口故障；否则，执行以下操作；3)、网络CPU对以太网交换机每一用户端口的报文进行解析，判断该报文是否是成环检测报文；如果是，说明该端口为成环端口，作好标记；否则，将该端口的报文直接转发；4)、重复执行第1)。所述步骤C由以下步骤完成：1)、读取以太网交换机外联端口报文；2)、查看以太网交换机是否存在成环端口；如果不存在成环端口，则网络CPU将该端口报文直接转发，跳转至第1)；否则，执行以下步骤；3)、如果存在成环端口，网络CPU需要对该端口报文进行进一步判断，判断该端口报文是广播报文或去往成环端口的单播报文吗？4)、如果是，则网络CPU将该报文丢弃；否则，将该报文转发；5)、重复执行第1)。当网络CPU检测到以太网交换机的某一端口成环后，网络CPU对该端口进行监测，直至该端口环路故障解除，具体包括以下步骤：(1)、当网络CPU每检测到一个成环端口后，自动生成一个相应的软件计数器，并赋予一个非零值的初始值；(2)、CPU每发送一次成环检测报文，就会将所有成环端口的计数器减1；(3)、如果CPU又检测到成环检测报文，就将该成环端口的计数器恢复成初始值；否则，执行以下步骤；(4)、判断计数器的数值是否为零，如果为零，说明故障已经排除，将-->该端口恢复成正常状态；如果不为零，说明该故障还没有排除。所述成环检测报文内包含有一用于检测成环故障的特定字段；所述特定字段包含三个字段：以太网首部字段、GNMP协议首部字段、GNAP协议字段；其中，利用到的GNMP协议和GNAP协议是一组自定义的网络管理协议，可以构建在以太网数据链路层上，并且独立于TCP/IP协议。在多台交换机组成一个星型网络中，如果某一台交换机上出现环路故障，采用本文阐述的方法，可以快速的将故障锁定在该台交换机的相应端口，不仅不会影响整个网络，在该交换机上其他端口的用户也会正常的使用网络。这会大大提高网络运行的效率，并保障了用户的利益。附图说明图1为本专利技术硬件部分实施例结构示意图图2为网络CPU定时发送成环检测报文子程序框图图3为网络CPU检测以太网交换机用户端口报文判断是否成环的程序框图图4为网络CPU检测以太网交换机外联端口报文处理流程图具体实施方式本专利技术公开的检测以太网交换机环路故障的方法是：1、网络CPU每隔一段时间向所有用户端口发送一个含有特定字段的成环检测报文，该报文的源物理地址是一个已知的物理地址，目的地址是广播地址；2、网络CPU读取以太网交换机每一用户端口的报文，并判断以太网交换机用户端口是否成环，进行处理；3、网络CPU读取以太网交换机外联端口的报文，根据以太网交换机是否存在成环端口，对外联端口的报文进行处理。由于常见的以太网交换机内的交换芯片只负责将交换机用户端口、上联端口的报文进行转发，而对所转发的报文不进行任何的分析判断，所以，为完成本专利技术提供的上述方法，如图1所示，本专利技术在以太网交换机的上联端口处串联了一网络CPU，该网络CPU具有两个网络接口，一个与以太网交换机的上联端口相连；另外一个作为整合后设备的真正外联端口。由图可知，由于网络CPU与以太网交换机串联，网络CPU架在以太网数据流的中间，所以，网络CPU可以对以太网交换机的所有上下行报文进行分析，判断以太网交换机的用户端口、外联端口是否成环。当然，该网络CPU也可以直接集成在以太网交换机内。在本专利技术的具体-->实施例中，本专利技术采用采用IDT公司生产的RC32438芯片。下面结合附图，对上述检测以太网交换机环路故障的方法进行详细说明：如图2所示，网络CPU每隔一段时间发送一个含有特定字段的成环检测报文，该报文的源物理地址是一个已知的物理地址，目的地址是广播地址。网络CPU读取以太网交换机每一用户端口的报文，并判断以太网交换机用户端口是否成环，如图3所示，具体方法如下：1)、网络CPU读取进入以太网交换机每一用户端口的报文2)、查看该端口是否是成环端口；如果是，网络CPU将该端口所有上下行报文丢弃，并通知管理员解决该端口故障；否则，执行以下操作；网络CPU发现其某一端口成环后，将该端口所有上下行报文丢弃的目的是使受影响的范围仅限制在该成环端口，阻止成环故障形成网络风暴，解决成环故障在整个网络蔓延的问题，保证其它用户正常的使用网络。由于交换机端口出现成环故障的原因一般是由于人为的不规范操作引起的交换机物理层次上的故障，所以成环故障端口的恢复，仍然需要人为参与解决。本方法通过以上步骤检测、查找出交换机端口出现成环故障后，会立即通过消息机制通知管理员进行最终的处理。3)、网络CPU对以太网交换机每一用户端口的报文进行解析，判断该报文是否是包含有特定字段和已知物理地址的成环检测报本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速检测以太网交换机环路故障的方法，该方法包括以下步骤：Ａ、网络ＣＰＵ每隔一段时间发送一个成环检测报文，该报文的源物理地址是一个已知的物理地址，目的地址是广播地址；Ｂ、网络ＣＰＵ读取以太网交换机每一用户端口的报文，并判断 以太网交换机用户端口是否成环，进行处理；Ｃ、网络ＣＰＵ读取以太网交换机外联端口的报文，根据以太网交换机是否存在成环端口，对外联端口的报文进行处理。

【技术特征摘要】
1、一种快速检测以太网交换机环路故障的方法，该方法包括以下步骤：A、网络CPU每隔一段时间发送一个成环检测报文，该报文的源物理地址是一个已知的物理地址，目的地址是广播地址；B、网络CPU读取以太网交换机每一用户端口的报文，并判断以太网交换机用户端口是否成环，进行处理；C、网络CPU读取以太网交换机外联端口的报文，根据以太网交换机是否存在成环端口，对外联端口的报文进行处理。2、根据权利要求1所述的一种快速检测以太网交换机环路故障的方法，其特征在于：所述步骤B由以下步骤完成：1)、网络CPU读取进入以太网交换机每一用户端口的报文；2)、查看该端口是否是成环端口；如果是，网络CPU将该端口所有上下行报文丢弃，并通知管理员解决该端口故障；否则，执行以下操作；3)、网络CPU对以太网交换机每一用户端口的报文进行解析，判断该报文是否是成环检测报文；如果是，说明该端口为成环端口，作好标记；否则，将该端口的报文直接转发；4)、重复执行第1)。3、根据权利要求1所述的一种快速检测以太网交换机环路故障的方法，其特征在于：所述步骤C由以下步骤完成：1)、读取以太网交换机外联端口报文；2)、查看以太网交换机是否存在成环端口；如果不存在成环端口，则网络CPU将该端口报文直接转发，跳转至第1)；否则，执行以下步骤；3)、如果存在成环端口，网络CPU需要对该端口报文进行进一步判断，判断该端口报文是广播报文或去往成环端口的单播报文吗？4)、如果是，则网络CPU将该报文丢弃；否则，将该报文转发；5)、重复执行第1)。4、根据权利要求1或2或3所述的一种快速检测以太网交换机环路故障的方法，其特征在于：当网络CPU检测到以太网交换机的某一端口成环后，网络CPU对该端口进行监测，直至该端口环路故障解除，具体包括以下步骤：(1)、当网络CPU每检测到一个成环端口后，自动生成一个相应的软件计数器，并赋予一个非零值的初始值；(2)、CPU每发送一次成环检测报文，就会将所有成环端口的计数器减1；(3)、如果CPU又检测到成环检测报文，就将该成环端口的计数器恢复成初始值；否则，执行以...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈大鹏，王思劼，商庆坤，王晓朋，
申请(专利权)人：中国长城计算机深圳股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]