一种可实现多种网络冗余设置的交换机的制作方法

本发明涉及工业交换机技术领域，特别涉及一种可实现多种网络冗余设置的交换机。

背景技术：

为了保持网络的稳定性，在多台交换机组成的网络环境中，通常都使用一些备份连接，以提高网络的健壮性、稳定性，这里的备份连接也称为备份链路或者冗余链路。

现有的工业环网交换机冗余备份保护方面功能较为单调，无法进行复杂的组网，冗余保护的可靠性难以满足要求；而且现有的工业环网交换机大多采用生成树协议，这样造成选根费时和计算路径开销很大，网络自愈效率低下。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种可实现多种网络冗余设置的交换机。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种可实现多种网络冗余设置的交换机，包括：

组网模式选择模块，用于根据用户的选择确定交换机的组网模式，所述组网模式包括：单环、相交环、链式自愈环、双归自愈环；

储存模块，用于储存与组网模式对应的网络协议算，所述网络协议包括：单环协议、相交环协议、链式自愈环协议、双归自愈环协议；

组网检测模块，用于检测用户选取的组网模式对应的网络是否正常工作；

处理模块，用于根据组网模式对应的网络协议，在网络正常工作时，为交换机提供相应的冗余备份保护。

在本发明实施例上述的交换机中，所述链式自愈环包括：至少一条单链和一个单环，每条单链包括：至少两个串联的交换机，单环包括：至少三个依次连接交换机，每条单链两端的交换机分别与单环中任意两个不同的交换机连接。

在本发明实施例上述的交换机中，当用户选择链式自愈环的组网模式时，

所述组网检测模块，还用于向链式自愈环中相连的交换机发送第一检测数据包，所述第一检测数据包包括：第一检测数据信息和各自的mac地址信息；

所述组网检测模块，还用于接收相连交换机发送的新的第一检测数据包，所述新的第一检测数据包包括：新的第一检测信息和相连交换机的mac信息，所述新的第一检测信息由相连交换机解析接收到的第一检测数据包得到的；

所述组网检测模块，还用于通过预设的链式自愈环协议，解析接收到的新的第一检测数据包，得到新的第一检测信息；

所述组网检测模块，还用于当解析得到的新的第一检测数据信息与其发送出的第一检测数据信息相同时，判断链式自愈环正常工作。

在本发明实施例上述的交换机中，所述处理模块，还用于当判断链式自愈环正常工作时，将交换机的端口配置为阻塞状态；

所述处理模块，还用于当交换机无法接收到与其发送出的第一检测数据信息相同的第一检测数据信息时，将交换机的端口配置为开通状态。

在本发明实施例上述的交换机中，所述阻塞状态为交换机端口不接收、不转发通信数据，但接收、转发第一检测数据包；

所述开通状态为交换机端口接收、转发第一检测数据包以及通信数据。

在本发明实施例上述的交换机中，所述双归自愈环包括：至少一个交换机和多个相连或相切的单环，交换机的两个环网端口分别与任意单环中的一个或两个不同交换机连接，所述单环由至少三个交换机串联构成。

在本发明实施例上述的交换机中，当用户选择双归自愈环的组网模式时，

所述组网检测模块，还用于向双归自愈环中相连的交换机发送第二检测数据包，所述第二检测数据包包括：第二检测数据信息和各自的mac地址信息；

所述组网检测模块，还用于接收相连交换机发送的新的第二检测数据包，所述新的第二检测数据包包括：新的第二检测信息和相连交换机的mac信息，所述新的第二检测信息由相连交换机解析接收到的第二检测数据包得到的；

所述组网检测模块，还用于通过预设的双归自愈环协议，解析接收到的新的第二检测数据包，得到新的第二检测信息；

所述组网检测模块，还用于当解析得到的新的第二检测数据信息与其发送出的第二检测数据信息相同时，判断双归自愈环协议正常工作。

在本发明实施例上述的交换机中，所述处理模块，还用于当判断双归自愈环正常工作时，将交换机的端口配置为阻塞状态；

所述处理模块，还用于当交换机无法接收到与其发送出的第二检测数据信息相同的第二检测数据信息时，将交换机的端口配置为开通状态。

在本发明实施例上述的交换机中，所述阻塞状态为交换机端口不接收、不转发通信数据，但接收、转发第二检测数据包；

所述开通状态为交换机端口接收、转发第二检测数据包以及通信数据。

在本发明实施例上述的交换机中，所述单环由至少三个交换机串联构成，所述相交环包括多个相连的单环。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的交换机可以实现多种网络冗余设置，包括单环、相交环、链式自愈环、双归自愈环，功能丰富，而且容易建立起复杂的网络，对交换机业务的冗余备份保护可靠性高；另外，该交换机在进行冗余备份保护时，直接由根交换机执行业务恢复，无需耗时寻根，同时业务恢复也是根交换机将阻塞端口开通，没有中间环节，网络的自愈效率高，能有效提高对交换机业务的安全冗余保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种可实现多种网络冗余设置的交换机的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种链式自愈环的示意图；

图3是本发明实施例一提供的一种双归自愈环的示意图；

图4是本发明实施例一提供的一种单环的示意图；

图5是本发明实施例一提供的一种相交环的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种可实现多种网络冗余设置的交换机，参见图1，该交换机可以包括：

组网模式选择模块100，用于根据用户的选择确定交换机的组网模式，所述组网模式包括：单环、相交环、链式自愈环、双归自愈环。

储存模块200，用于储存与组网模式对应的网络协议算，所述网络协议包括：单环协议、相交环协议、链式自愈环协议、双归自愈环协议。

组网检测模块300，用于检测用户选取的组网模式对应的网络是否正常工作。

处理模块400，用于根据组网模式对应的网络协议，在网络正常工作时，为交换机提供相应的冗余备份保护。

在本实施例中，该交换机可以实现多种网络冗余设置，包括：单环、相交环、链式自愈环、双归自愈环，组网方式多样且灵活，可轻松组建复杂网络，同时保障了业务保护功能，提高了组网的可靠性。

可选地，参见图4和图5，单环由至少三个交换机串联构成，相交环包括多个相连的单环。

需要说明的是，采用单环和相交环的组网模式，来实现冗余备份保护是比较常用的形式，这里不多做说明。

可选地，参见图2，链式自愈环包括：至少一条单链和一个单环，每条单链包括：至少两个串联的交换机，单环包括：至少三个依次连接交换机(例如图2中的单链交换机1)，每条单链两端的交换机分别与单环中任意两个不同的交换机(例如图2中的单环交换机2)连接。

在本实施例中，单链两端的单链交换机可以被定义为链头和链尾(链头和链尾中间可以串联多个单链交换机，或者不串联单链交换机)，链头和链尾分别与单环中任意两个不同的单环交换机连接，这样在一个单环上可以搭建多条单链，进而可组建出复杂网络结构，同时为每条单链提供冗余备份保护，提高了整个网络的可靠性。需要说明的是，这里的单链交换机1和单环交换机2均为本实施例提供的可实现多种网络冗余设置的交换机。

进一步地，参见图1，当用户选择链式自愈环的组网模式时，

组网检测模块300，还用于向链式自愈环中相连的交换机发送第一检测数据包，第一检测数据包包括：第一检测数据信息和各自的mac地址信息。

组网检测模块300，还用于接收相连交换机发送的新的第一检测数据包，所述新的第一检测数据包包括：新的第一检测信息和相连交换机的mac信息，所述新的第一检测信息由相连交换机解析接收到的第一检测数据包得到的。

组网检测模块300，还用于通过预设的链式自愈环协议，解析接收到的新的第一检测数据包，得到新的第一检测信息。

组网检测模块300，还用于当解析得到的新的第一检测数据信息与其发送出的第一检测数据信息相同时，判断链式自愈环正常工作。

在本实施例中，单链两端的单链交换机分别向相连的交换机(单链交换机或者单环交换机)发送第一检测数据包，相连的交换机接收到第一检测数据包后，会根据预设的链式自愈环协议算法，解析第一检测数据包，得到新的第一检测数据信息，然后将新的第一检测数据信息和自身的mac信息组装起来，形成新的第一检测数据包，向相连的交换机发送，依次类推，直至在链式自愈环中形成循环。

进一步地，参见图1，处理模块400，还用于当判断链式自愈环正常工作时，将交换机的端口配置为阻塞状态，该阻塞状态为交换机端口不接收、不转发通信数据，但接收、转发第一检测数据包。

处理模块400，还用于当交换机无法接收到与其发送出的第一检测数据信息相同的第一检测数据信息时，将交换机的端口配置为开通状态，该开通状态为交换机端口接收、转发第一检测数据包以及通信数据。

下面结合图2简述一下本实施例提供的交换机在链式自愈环组网模式下的工作过程：

当链式自愈环中，单链两端的两台交换机分别被定义和设置为链头和链尾后，链头和链尾交换机分别将含有自己的本地mac地址的第一检测数据包，往相连的交换机进行发送；与链头或链尾交换机直接相连的交换机接收到该第一检测数据包后，根据预设的链式自愈环协议算法，解析该数据包，然后把其本地的mac地址、第一检测数据信息等信息进行组装，再往链式自愈环中的下一台交换机发送；以此类推。当一个链式环上所有交换机计算出同一第一检测数据信息时，说明链式环已存在，随即会对交换机的一个端口配置为阻塞状态，以防止产生广播风暴。在正常工作时，每台交换机不停地轮巡检测第一检测数据包，若链上状态没有变化，则维持对链上某个端口配置为阻塞状态。若链上某个连接端口断开或某台交换机掉电之后，就无法往下一级交换机传递第一检测数据包；当原阻塞端口交换机收不到第一检测数据时，就对原阻塞端口进行开通配置，即刻恢复数据链路。若由链头和链尾交换机进行的检测重新发现链式自愈环存在时，又会对交换机的一个端口配置为阻塞状态，防止产生广播风暴。

在本实施例中，上述链式自愈环是在单环的基础上，通过接入多条单链，构建出的一种新的自愈环，并且通过添加多条单链，可以组建出具有冗余备份保护的复杂网络结构，提高了整个网络的可靠性。

可选地，参见图3，双归自愈环包括：至少一个交换机(例如图3中的宿主交换机3)和多个相连或相切的单环，交换机的两个环网端口分别与任意单环中的一个或两个不同交换机(例如图3中的节点交换机4)连接，单环由至少三个交换机串联构成。

在本实施例中，上述双归自愈环是基于节点(即交换机)来定义和规划的，因此宿主交换机的两个环端口可接入任意相切环、相交环当中的任意两个不同的节点。这个两个节点可以属于不同的单环，也可以属于同一个单环，连接方式非常灵活和方便，业务的冗余备份保护始终有效。需要说明的是，上述宿主交换机3和节点交换机4均为本实施例提供的可实现多种网络冗余设置的交换机。

进一步地，参见图1，当用户选择双归自愈环的组网模式时，

组网检测模块300，还用于向双归自愈环中相连的交换机发送第二检测数据包，第二检测数据包包括：第二检测数据信息和各自的mac地址信息。

所述组网检测模块300，还用于接收相连交换机发送的新的第二检测数据包，新的第二检测数据包包括：新的第二检测信息和相连交换机的mac信息，新的第二检测信息由相连交换机解析接收到的第二检测数据包得到的。

所述组网检测模块300，还用于通过预设的双归自愈环协议，解析接收到的新的第二检测数据包，得到新的第二检测信息。

所述组网检测模块300，还用于当解析得到的新的第二检测数据信息与其发送出的第二检测数据信息相同时，判断双归自愈环协议正常工作。

在本实施例中，宿主交换机和节点交换机中均预设有相同的双归自愈环协议，通过该算法来解析得到第二检测数据信息，并将解析得到的第二检测数据信息和自身的mac地址信息打包组装，形成新的第二检测数据包，在双归自愈环中继续传输，直至传输回宿主交换机中。

进一步地，参见图1，处理模块400，还用于当判断双归自愈环正常工作时，将交换机的端口配置为阻塞状态，该阻塞状态为交换机端口不接收、不转发通信数据，但接收、转发第二检测数据包。

处理模块400，还用于当交换机无法接收到与其发送出的第二检测数据信息相同的第二检测数据信息时，将交换机的端口配置为开通状态，该开通状态为交换机端口接收、转发第二检测数据包以及通信数据。

下面结合图3简述一下本实施例提供的交换机在双归自愈环组网模式下的工作过程：

当宿主交换机被定义和设置为以双归自愈环组网模式后，它将含有自己的本地mac地址的第二检测数据包，往双归自愈环的环网端口进行发送；与该宿主交换机直接相连的节点交换机接收到该第二检测数据包后，经拆分解析该第二检测数据包，然后把本地的mac地址、解析得到的第二检测数据信息等进行组装，再往双归自愈环的下一台交换机发送；以此类推。当双归自愈环上所有交换机计算出同一第二检测数据信息时，说明双归自愈环已存在，随即对宿主交换机的一个环网端口配置为阻塞状态，以防止产生广播风暴。在双归自愈环上的每台交换机不停地轮巡检测第二检测数据包，若环上状态没有变化，则维持对某个端口配置为阻塞状态。若双归自愈环上某条链路断开或某台交换机掉电之后，就无法往下一级交换机传递第二检测数据包，这样，原本阻塞状态的环网端口收不到第二检测数据包时，就对原阻塞状态的环网端口进行开通配置，即刻恢复数据链路。若由宿主交换机发起的检测重新发现双归自愈环存在时，会重新对双归自愈环中的一个端口配置为阻塞状态，防止产生广播风暴。

在本实施例中，上述双归自愈环是基于交换机来定义和规划的，宿主交换机的两个环端口可接入任意相切环、相交环当中的任意两个不同的节点。这个两个节点可以属于不同的单环，也可以属于同一个单环，连接方式非常灵活和方便，对宿主交换机的限制少，对宿主交换机的业务的冗余备份保护可靠性高。

需要说明是，本实施例提供的交换机，在组网方面，可以实现多种网络冗余设置，包括单环、相交环、链式自愈环、双归自愈环，功能丰富，而且容易建立起复杂的网络，在有效保障了业务信息的安全性的同时，也大大提高了组网的可靠性；同时在自愈性方面，直接由根交换机执行业务恢复，无需耗时寻根，同时业务恢复也是根交换机将阻塞端口开通，没有中间环节，环网的自愈效率高，自愈时间短，在实际应用中，10台工业交换机组网测试在5毫秒以内完成自愈，远低于工程招标要求20毫秒的标准，对承载业务能提供有效的保护措施。

本发明实施例提供的交换机可以实现多种网络冗余设置，包括单环、相交环、链式自愈环、双归自愈环，功能丰富，而且容易建立起复杂的网络，对交换机业务的冗余备份保护可靠性高；另外，该交换机在进行冗余备份保护时，直接由根交换机执行业务恢复，无需耗时寻根，同时业务恢复也是根交换机将阻塞端口开通，没有中间环节，网络的自愈效率高，能有效提高对交换机业务的安全冗余保护。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。