专利名称：一种以太网转换器线路侧环回检测的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数据通信技术领域，特别是涉及在使用一条或多条低速数据通道进行以太网数据长距离传输中对线路侧环回进行检测的方法和装置。
背景技术：
随着数据通信技术的迅速发展和计算机之间进行信息交流需求的日益增多，局域网技术迅速发展；而以太网以其自身技术的各种优势，成为最经济方便的局域网技术，成为机关、学校、公司、团体的基础通信设施之一。但是，由于以太网工作原理的限制传输半径不能太大，因此只适用于局域网通信而不能用作广域网传输。而广大用户在满足了本地局域网的通信之后，逐渐开始需要与远端的局域网进行通信以及对整个广域网进行接入，这样，对以太网数据的长距离传输就成了数据通信的迫切要求。
由于同步数字系列(SDH)网络的大规模建设，在满足了传统数字通信的需求之外还存在有大量的线路资源，如E1(一次群)、DS3、Nx64K(速率为N个64k)等。这样就促成了以太网转换器的产生，完成以太网数据格式和线路数据格式的相互转换，从而能够在线路上传输以太网数据，既满足了数据通信的需要又保护了SDH基础建设的投资。
实现以太网转换器时，可以使用一条线路进行以太网数据的传输，也可以通过反向复用技术，将多条低速线路捆绑起来用于以太网数据的传输，既满足用户对高带宽的需求，又能充分利用现有的线路资源。
目前已经出现了一些以太网转换器的产品。基本工作原理有两种一种是以整个以太网帧为单位进行封装在一条线路中进行传输，多条线路轮流使用；另一种是将一个以太网帧分成多个部分进行封装然后在不同的线路中进行传输。下面以E1为例说明使用反向复用技术将多条线路捆绑用于以太网传输的原理，用一条线路进行以太网传输的情况为特例。
以太网数据的特点是突发性的数据帧长度不固定，帧与帧之间的间隔不固定，帧结构有开始和结束标志；而E1通道中的2M数据流是连续和匀速的。因此利用E1线路来传输以太网数据必须进行帧格式的封装和转换。
以整帧以太网数据为单位进行封装和传输的反向复用技术的基本原理如图1所示在以太网转换器的E1发送端，接收到的以太网数据先经过存储区(FIFO或者RAM)缓存，然后以一个完整的以太网帧为单位进行封装和处理。封装形式可以各种各样，包括高级数据链路控制规程(HDLC)或通用成帧规程(GFP)，甚至可以是自定义的封装形式，完成的功能是对以太网数据进行定界以便于接收端设备能够在连续的2M比特流中恢复出原有的以太网数据。以太网转换器是利用多条E1线路来传输以太网数据的，不同的以太网数据帧是通过不同的E1链路分别传输的，由于以太网数据的帧长度不同，不同E1链路的传输时延也可能不同，到达对端的以太网帧的顺序可能会颠倒，为了解决这一问题需要使用序列号生成器，对每一个发往对端的以太网数据帧进行标识。另外，帧分发逻辑会根据E1链路的使用数量将连续的以太网数据帧分配到不同的E1链路上去，保证不同E1链路上的流量均衡。
在接收端，帧定位逻辑单元从E1电路上接收来的数据流中找到以太网帧的起始和结束标志，恢复出原来的以太网帧，同时分离出该帧的标识序列号，然后按顺序将以太网数据帧依次发送出来。
将一个以太网帧分成多个部分分别进行封装然后在不同E1上传输的原理如图2所示在E1发送端，数据拆分逻辑将接收到的以太网数据帧分成定长的数据块，然后根据E1链路的使用数量将这些数据块分配到不同的E1线路中进行传输，序列号生成器产生的序列号标识分配给每个数据块以便于接收时的数据重组。E1发送模块将这种带有序列号的数据块封装成一定的帧结构之后通过E1线路传送到远端。
在E1接收端，E1接收模块接收到从线路上来的数据流，根据组帧解帧规则得到带有序列号信息的数据块，序列号检查逻辑对所有数据块的序列号进行排序，然后以太网帧组合逻辑根据序列号排序的结果将数据块组合恢复出原有的以太网数据帧。
当以太网转换器以太网侧和以太网交换机相连，如果此时在E1侧由于误操作等原因形成环回，而此时以太网转换器又不知道线路环回，它会将线路上收到的以太网包全都发送给以太网交换机。假设有这样的情况，交换机有三个端口，A，B，C，C与反向互用器相连，地址1与A相连，地址2与B相连，在开始时有从A到B的包，这个包会广播到B和C，而C口环回使这个包从C口收到，这样导致交换机认为地址1与端口C相连，最终导致交换机认为所有计算机都和端口C相连，这样数据包在C口环回后被丢掉，造成网络瘫痪。
发明内容
本发明为了解决上述的问题，提出一种故障检测机制。生成一种能唯一表示本机的特征码，以特殊码数据包的形式将其发送到线路上，在线路接收侧检测这个特征码，从而检测到是否存在环回。为此，本发明提出了一种以太网转换器线路环回检测的方法和装置。
所述的方法包括如下步骤生成能唯一表示本机的特征码；将所述的特征码插入到发送的数据中，生成具有所述特征码的数据包，并将该具有特征码的数据包发送到线路上；将所述的特征码与从线路上接收的数据包进行比较，比较检测是否有同样的特征码，从而检测是否存在线路外部环回，如果检测到同样的特征码，则认为检测到环回，此时将不向以太网发送数据；当一段时间内没有检测到同样的特征码时，则认为环回已经解除，此时重新向以太网发送数据。
所述的装置包括如下部分特征码生成模块，该模块与特征码发送模块及特征码检测模块连接，用于生成能唯一表征本机的特征码；特征码发送模块，该模块从特征码生成模块得到特征码，并将所述的特征码插入到发送的数据中，生成具有所述特征码的数据包，并将该具有特征码的数据包经线路发送模块发送到线路上；特征码检测模块，该模块从特征码生成模块得到特征码，并与从线路上接收的数据包进行比较，比较检测是否有同样的特征码，从而检测是否存在线路外部环回。
使用本发明的方法和设备能够检测到线路侧由于使用不当等原因造成的环回，一般的以太网转换器没有这个功能，当和交换机相连并处于线路环回时，会造成网络瘫痪。而采用本发明的方法和设备，当检测到环回时，停止向以太网发数据，从而可以避免造成网络瘫痪，提高设备使用的鲁棒性和故障检测能力。
下面结合附图对本发明进一步的描述，将能更好地理解本发明的技术方案的实质、优点和效果。
图1是以整帧以太网数据为单位进行封装和传输的反向复用技术的基本原理示意图。
图2是将一个以太网帧分成多个部分分别进行封装然后在不同E1上传输的示意图。
图3是以太网转换器线路环回检测装置构成示意图。
图4是本发明中的特征码是基于源mac地址时的第一实施例的示意图。
图5是本发明中的特征码是基于随机数时第二实施例的示意图。
图6是本发明中的特征码是基于站地址时的第三实施例的示意图。
图7是特征码发送模块的工作流程图。
图8是特征码检测模块的工作流程图。
具体实施例方式
图1和图2所示的原理示意图在背景技术部分已经描述，这里不再重复。
图3中虚线中为以太网转换器线路环回检测装置的构成，如图所示，特征码生成模块(305)产生特征码，并将特征码送给特征码发送模块(304)和特帧码检测模块(306)。
特征码发送模块(304)利用特征码生成特殊的特征码数据包，并将其插入到正常的数据中。这种数据包和正常的数据包不一样，例如(a)在类型域标明此包为特殊类型，(b)生成超短包，这种包不属于正常的以太网数据包，因此可以被识别出来。另外一种简化的方式是在媒介接入控制(MEDIUM ACCESSCONTROL，简写MAC)子层用源mac地址作为特征码时，可以取消特征码发送模块，因为正常数据中就存在这种特征码。
特征码检测模块(306)从接收数据识别出特征码数据包，得到特征码并与本机的特征码比较，从而判断出是否存在环回。所述的特征码是由特征码产生模块产生的一个能唯一表征本机的比特向量，用此特征码生成特殊的数据包，插入到线路发送数据中，到达接收端后，接收模块除了将有效数据传送给以太网转换器做处理以外，还将携带特征码的数据包分离出来进行检测，从而判断是否形成线路外部环回。
图4是本发明中的特征码是基于源mac地址时的第一实施例的示意图。图4中特征码生成模块(405)从控制模块(403)的以太网接收数据中得到以太网数据包，从中提取出源地址，此地址就是和该以太网转换器相连的以太网中的计算机的mac地址，共48位，这个地址就作为特征码。
图5是本发明中的特征码是基于随机数时第二实施例的示意图。图5中特征码生成模块(505)从随机数生成器得到特征码，随机的事件包括“是否有以太网数据”、“时钟异步采样”等方法，然后通过随机事件生成种子或者控制算法运行时间，最后得到随机数。随机数的位数可以根据具体的特征码数据包来选择。
图6是本发明中的特征码是基于站地址时的第三实施例的示意图。图6中特征码生成模块(605)从站地址得到特征码。
图7是特征码发送模块的工作流程图。图7中显示了周期发送特征码数据包的过程。每一个周期开始后，先从特征码生成模块得到特征码，利用它生成特征码数据包，然后将其插入正常的数据发送队列中去。
图8是特征码检测模块的工作流程图。先从特征码生成模块得到特征码，然后从接收数据中提取特征码数据包，将二者进行比较，如果接收到的特征码和本机的特征码一样，则指示检测到了环回；此时启动定时器，如果在定时器满时没有检测到和本机一样的特征码，则指示环回已经取消。
根据本发明的上述实施例，本领域的技术人员可以根据本发明的技术方案进行各种修改，例如特征码生成方式、插入方式、线路的类型和数量等，这些都没有脱离本发明的技术方案。
权利要求
1.一种以太网转换器线路侧的环回检测的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤生成能唯一表示本机的特征码；将所述的特征码插入到发送的数据中，生成具有所述特征码的数据包，并将该具有特征码的数据包发送到线路上；将所述的特征码与从线路上接收的数据包进行比较，比较检测是否有同样的特征码，从而检测是否存在线路外部环回，如果检测到同样的特征码，则认为检测到环回，此时将不向以太网发送数据；当一段时间内没有检测到同样的特征码时，则认为环回已经解除，此时重新向以太网发送数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的特征码是由特征码产生模块产生的一个能唯一表征本机的比特向量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于特征码是由本机以太网端口所接收到的以太网包的源mac地址形成。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于特征码是由随机数生成器生成。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在每台机器有站地址时，特征码是由站地址生成。
6.一种以太网转换器线路侧环回的检测的装置，其特征在于包括以下模块特征码生成模块，该模块与特征码发送模块及特征码检测模块连接，用于生成能唯一表征本机的特征码；特征码发送模块，该模块从特征码生成模块得到特征码，并将所述的特征码插入到发送的数据中，生成具有所述特征码的数据包，并将该具有特征码的数据包经线路发送模块发送到线路上；特征码检测模块，该模块从特征码生成模块得到特征码，并与从线路上接收的数据包进行比较，比较检测是否有同样的特征码，从而检测是否存在线路外部环回。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于当基于源mac地址的特征码时，所述的特征码生成模块从以太网接收数据中得到特征码；特征码发送模块将此特征码周期性的发送出去，由于正常数据中已包含特征码，因此特征码发送模块也可以省略；特征码检测模块检测线路上接收到的以太网包中是否有和本机特征码一样的源mac地址。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于当基于随机数的特征码时，特征码生成模块从随机数生成器得到特征码；特征码发送模块将此特征码生成特殊的数据块，周期性的发送出去；特征码检测模块检测线路上接收到的数据中是否有和本机特征码一样的特征码。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于当基于站地址的特征码时，特征码生成模块从站地址得到特征码；特征码发送模块将此特征码生成特殊的数据块，周期性的发送出去；特征码检测模块检测线路上接收到的数据中是否有和本机特征码一样的特征码。
全文摘要
本发明公开了一种以太网转换器线路侧的环回检测的方法和装置。该方法是在以太网转换器的线路发送侧产生和发送能唯一表征本机的特征码，在线路的接收侧，检测数流中是否有表示本机的特征码，当检测到有这样的特征码时，则表示检测到环回，否则表示线路没有环回。当检测到线路环回时则不向以太网发数据。该方法能可靠地检测出线路侧的环回，防止产生交换机死机，提高以太网转换器的故障检测能力。
文档编号H04L12/26GK1691609SQ20041003379
公开日2005年11月2日 申请日期2004年4月20日 优先权日2004年4月20日
发明者王庆钢, 马宏伟, 李明 申请人:北京润光泰力科技发展有限公司