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1、EAPS功能介绍版本主要作者版本描述完成日期1.0胡柔刚EAPS功能介绍2009-3-5目录1. 概述32. 基本原理33. EAPS相关概念43.1 环网上各节点角色43.2 节点上的端口角色43.3 控制VLAN和数据VLAN54. EAPS工作机制54.1 环正常54.2 环故障64.3 环检测64.4 环恢复74.5 FDB表84.6 环完整状态85. EAPS帧格式86.实验96.1 实验I106.2 实验II146.3 实验III146.4 实验IV157.0 小结171. 概述随着以太网在城域网中的广泛应用，二层网络的规模越来越大，常用的生成树技术在扩展和收敛速度上存在不足。RP
2、R、EAPS等技术的出现很好地解决了生成树存在的问题，博达快速以太环网保护协议是一个特殊的链路层协议，专门用于构建环状的以太网拓扑。以太环网保护协议在环网拓扑完整的情况下阻塞一条链路，防止出现数据环路形成广播风暴。在出现链路中断的情况下，协议迅速恢复之前阻断的链路，使环网各节点之间恢复通信。能很好地满足电信级别的收敛速度要求和网络的冗余备份功能。2. 基本原理基于EAPS技术的以太环网技术是对传统以太网技术的增强，具备小于50ms的保护倒换能力，能够以相对较低的成本提供电信级的网络可靠性。EAPS技术采用独立的环状组网方式，对环上的节点数量没有限制，但节点数量的多少可能影响故障时的收敛时间。在
3、环上只有一个主节点，其它节点均为附属的传输节点。在主节点连入环上的两个端口中，有一个是主端口，另一个为次端口。在正常情况下，主节点会阻塞其次端口，阻止同EAPS域中非以太网控制帧通过。数据流量将沿着以太环上的唯一可用环路转发。主节点通过从主端口发出“health-check”报文能否从次端口收到来判断环网是否正常。如果在一定的时间内（EAPS中称为故障周期计数器时间之内），主节点没有收到“health-check”帧，主节点将进入环路故障状态，这时主节点将打开它的次端口；同时主节点还要刷新它的FDB（交换机中的MAC转发表）表，并向环路上所有节点发送让它们刷新各自FDB表的控制报文，以便于各个
4、节点学习新的拓扑。当环路上EAPS域中的传输节点在发现它的任意环端口出现故障时，从节点将立刻向主节点发送“linkdown”的控制帧。主节点在收到“linkdown”帧后，将进入环路故障状态，同时打开它的次端口；主节点还要刷新它的FDB表（交换机中的MAC转发表），向环路上其它节点发送通告其刷新FDB表的控制报文，然后各个节点学习新的拓扑。3. EAPS相关概念图13.1 环网上各节点角色构成以太网环上的每一台交换机我们称之为一个节点（如图1中的S1、S2、S3、S4），节点的类型分为两种，一种是主节点（如S1）另一种是传输节点（如S2、S3、S4）。在一个EAPS域中有且只有一台交换机来作为
5、主节点，由用户预先指定好。域中其它的所有交换机称为传输节点。3.2 节点上的端口角色每一台交换机都有两个端口连到以太网环上，每个端口都扮演着自己的角色，在EAPS域中，端口的角色有三种：主端口、次端口和传输端口。主端口和次端口必须配置在主节点交换机上，具体两个端口中谁为主可由用户指定。传输节点上链接到环上的两个端口都为传输端口，也需要用户设置好。配置端口角色之前我们需要先配置交换机的节点角色和控制VLAN。特别的，主节点上的次端口在环网正常的情况下是逻辑地阻塞业务数据的，只接收控制VLAN的数据。如图1中S1与S4之间的链路是不传递业务数据的，S4访问S1的业务数据所走的路径是：S4S3S2S
6、1。3.3 控制VLAN和数据VLAN在环内用于主节点和传输节点之间传输协议报文的专用VLAN叫做控制VLAN，同样也由用户指定，同时需要添加环网端口到控制VLAN以保证协议报文能在整个环内正常的交互。通常环网接口在控制VLAN中都处于转发状态，非环网接口不能转发控制VLAN的报文。控制VLAN以外的其它VLAN都属于数据VLAN，也叫“Protected VLAN”，用于传输业务数据。环网端口是否可以转发数据VLAN的报文是由环网保护协议来控制的。非环网端口都是数据VLAN的转发口，都可以进行数据VLAN的业务数据转发。4. EAPS工作机制为什么EAPS能够取代生成树作为一个目前流行的环网
7、保护协议？为什么其收敛时间能够达到50ms以下，必定有着一套完善的工作机制，下面我们来详细讲述其工作机制。4.1 环正常图2环正常状态时如图2，主节点上的次端口对业务数据在逻辑上对该端口进行了阻塞，确保了业务数据和控制数据都按照正确的路径传输。图2中红色箭头表示的数据是交换机之间传输的业务数据，绿色箭头也是红色箭头表示的数据中的一部分，额外标出来是用于讲述接下来的问题。4.2 环故障图3当一个传输节点检测到它的任意一个端口down了以后将立即通过控制VLAN向主节点发送linkdownalert的控制报文。（如图1中的S2和S3发送的消息）当主节点收到这个link down alert的控制报
8、文后将立即进入环路故障状态并打开它的次端口。同时主节点刷新其FDB表，并且主节点向其它节点发送一个控制报文，通知其它节点也刷新各自的FDB表。在刷新各自的FDB表以后，每一个节点开始学习新的拓扑结构。详细过程：1传输节点发送表示linkdown的控制帧2.主节点接收控制帧并更改为故障状态；-3.打开次端口；-4.主节点刷新FDB表；-5.主节点发送控制帧；-6.传输节点刷新FDB表；-7.重新学习拓扑。4.3 环检测在用户设定的时间间隔，主节点向控制VLAN发送health-check帧，如果环是完整的，则次端口会接收到此帧，并且次端口会重置故障周期计时器（用户自定义时间，一般为health-
9、check的2到3倍，太短可能导致误判，太长则会导致切换时间过长）和保持环为正常状态。如果主节点的次端口在故障周期时间截止前没有收到“health-check”帧，则改变状态为环故障且打开次端口。轮询机制提供备份以防止在未知原因下“link down alert”帧的丢失。4.4 环恢复图4在处于环故障状态下，主节点仍周期性的在主端口上发送“health-check ”报文，一旦环恢复，下一个“health check”帧将在次端口上被接收到，这就会导致主节点回到正常状态，从而次端口在逻辑上将阻塞非控制报文，刷新FDB表（交换机中的MAC转发表），发送控制报文到传输节点，指示它们刷刷新FDB表
10、，重新学习拓扑。然而，在传输节点检测到恢复和主节点检测到恢复（请对照图3和图4来看），这个时间段内，次端口依然是打开的，如图4中绿色箭头表示，从S3到S1的这样一份数据报文可能从两条路径走，那么在S1上的不同端口就会受到同样的一份数据帧，这样就会导致拓扑上产生环路。为了阻止这些发生，传输节点会将“Protected VLAN”（也就是数据VLAN）上刚恢复的端口临时置于阻塞状态（也就是图4中S2和S3直连的两个端口业务上仍处于一个blocked状态），且记录是哪个端口处于阻塞状态，将节点转换到“预转发”状态，当处于“预转发”状态的传输节点接收到指示其更新FDB表的控制报文时，更新FDB表，打开
11、刚刚阻塞的用于在“预转发”上传输的端口，且将环转换到“正常”状态。预转发的时间一般应等于或大于故障切换周期。4.5 FDB表FDB表就是交换机的MAC转发表，刷新FDB实际交换机的操作就是老化原来的MAC表然后重新学习MAC，正常情况下我们交换机的MAC表老化时间一般为300秒，但是EAPS可以控制交换机在极短的时间内老化MAC表。4.6 环完整状态主节点和传输节点都会有一个状态标志“Complete”，表示当前环状态是否完整。在主节点，只有当前环网上所有链路正常，主端口处于转发态且次端口处于阻塞态时，“COMPLETE”标志才为真；在传输节点，只有当节点的两个传输端口都处于转发态时，标志才为
12、真。5. EAPS帧格式图5（取自RFC）Destination MAC Addresss：目的MAC总是0x00e02b000004。PRI：优先级包含3bit的优先级，1bit的保留位EtherType：以太网类型总是0x8100Control：控制位总是0xAAAAEAPS_LENGTH：总是0x40EAPS_VERS：总是0x0001CTRL_VLAN_ID：标识控制VLAN的VLAN号SYSTEM_MAC_ADDR：发送节点的系统MAC地址HELLO_TIMER：主节点设置的hello时间间隔FAIL_TIMER：主节点设置的故障计时器时间HELLO_SEQ：hello报文的序列号E
13、APS 类型值：HEALTH =5RING-UP-FLUSH-FDB =6RING-DOWN-FLUSH-FDB =7LINK-DOWN =8状态值IDLE =0COMPLETE =1FAILED =2LINKS-UP =3LINK-DOWN =4PRE-FORWARDING =56. 实验实验按照目前实际项目中已使用过的功能需求来做的注意事项1、请在配置完所有节点后再接通环网链路，在未配置完成前接通环网链路可能引起广播风暴。2、若要达到50ms以下的切换时间需要使用光纤接口，因为电口从感知其从up到down就已经花了差不多300ms的时间。3、请先关闭生成树，目前的版本不支持EAPS和生成树
14、同时开启。6.1 实验I实验说明：两台3900(3928)系列交换机的四个端口互联形成一个最简单的纯二层结构的EAPS环，3900交换机下各接一台PC。实验拓扑拓扑1保持PCA持续ping PCB，进行环线路的插拔来查看环的切换。主节点配置no spanning-tree /关闭交换机生成树协议spanning-tree bpdu-terminal /禁止交换机转发bpdu报文!ether-ring 1 /配置EAPS环，环号为07可选，不同的号代表不同的EAPS 域，可以实现多域的EAPS功能。 control-vlan 100 /配置控制VLAN master-node /指定交换机为主节点 hello-time 2 /配置health-check发送周期间隔 fail-time 6 /配置故障切换周期间隔 pre-forward-time 6 /配置预转发时间 compatible-mode /配置节点为兼容模式，配置该命令后EAPS的协议报文的帧结构采用RFC标准，不配置时采用的是博达私有的帧结构。exit!interface GigaEthernet0/21 switchport mo
