“环上的精彩”—以太环网保护技术发展纵论

“环上的精彩”—以太环网保护技术发展纵论
http://www.c114.net ( 2009/12/28 16:32 )

以太网从诞生到今天已经走过了二十几个年头，伴随着IP的大发展，以太网也已经一统江湖，98%以上的局域网采用以太网标准构建。在这二十多年中，以太网标准不断推陈出新，在速率、安全、稳定性等各方面均有成系列的标准，而环网保护标准无疑是以太网标准家族中最有特色、发展道路最坎坷，但同时是最有发展前景的一类标准。

以太网协议中，规定了一种报文分发复制的机制叫做广播，也叫做“泛洪”，它解决了局域网内部设备最初“相互认识”的难题。然而，广播被人们所熟知不是因为它的便利，而是一个更加恐怖的词—“广播风暴”，“广播风暴”已经成为了网络瘫痪、系统崩溃的代名词，是所有人所竭力避免的。环网结构，正是因为能够引发“广播风暴”，没有在以太网领域取得类似在SDH中所取得的统治地位。

在以太网环网保护技术的标准发展历程中，先后经历了“STP孤独领跑”、“标准林立”、“ESRP一统江湖”几个时代，不同的技术标准先后登场，在历史的舞台上留下了自己或轻或重的一笔，很好地诠释了标准间相互借鉴、取长补短的发展格局。

孤独的领跑者——STP

由于环网结构是最经济的冗余保护拓扑，业内人士一直对它进行着不懈的研究，希望找出一种既能实现网络保护，又能避免广播风暴的办法。STP（生成树协议）在此时应运而生，它通过阻塞环上端口的方式来避免广播，使得环网结构在以太网中有了一些应用。从此STP开始了长达10多年的孤独领导状态，在STP这颗大树下，伴生出了RSTP、MSTP以及Cisco私有的PVST等枝枝叶叶。这些“xSTP”协议在STP的基础上进行了扩展，不同程度地提升了STP的功能、性能，使得STP一族成为以太环网领域绝对的领军人物，在长达十多年的时间里，进行了孤独的领跑。

但由于STP协议机制本身所限制，收敛时间比较慢，从检测到成环到完成重新转发，需要几十秒的时间，于是在电信级的网络应用中，环网还是遭到了弃用。即便后来RSTP、MSTP性能（收敛时间缩短到秒级）、功能（支持多域）对STP有了较大的扩展和增强，依然无法满足电信级网络对于倒换性能的要求。

战火纷争、标准大战

RPR弹性分组环技术是第一个在环网拓扑下实现50ms级别倒换且适用于MAN范围传输的标准，一经推出便受到各方关注，成为城域范围内传输的热点标准。

EAPS（RFC3619）以太环网技术也在这时走入了人们的视线，EAPS吸取了STP和RPR的优点，在切换性能和成本之间取得了很好的平衡。由于消除了STP过多的中间状态，EAPS的保护倒换时间可以达到50ms级别。

EAPS完全遵循以太网的帧结构，利用主节点发送Hello报文检测环路状态，通过一个控制vlan可以对多个vlan进行保护，使得设备可以通过CPU来实现，无需额外增加新的硬件。正是因为EAPS切换速度快、实现简单、投资低，受到了众多设备厂商的追逐，如H3C的RRPP、北电的OESS、中兴通讯的ZESRv1等均是基于EAPS，而运营商们也迫不及待地开始了试用和部署。

但由于RPR需要使用额外的硬件才能支持，用户投资高，升级维护困难，主流设备厂商逐渐放弃了对它的支持。

EAPS很快就被发现并不适用于实际部署，它只能检测单向链路，只能支持单环拓扑，链路状态消息容易丢失，而且由于EAPS只是一个草案标准，没有形成实际的标准，各个厂家均有自己扩展，相互之间基本无法互通。虽然在现在，EAPS已经逐步退出了历史的舞台，但它的出现给后续以太环网技术的发展指明了方向。

随着全IP时代、全业务运营时代的到来，更多的业务在以太网上进行承载，运营商对于业务安全的重视提升到了一个新的层次，大家开始重新思考网络的结构，如何能够在保证冗余的同时不产生广播风暴，同时保证切换对业务无影响呢？

ITU-TG.8032再统江湖

ITU-TG.8032ESRP以太环网标准吸取了EAPS、RPR、、SDH、STP等众多环网保护技术的优点，优化了检测机制，可以检测双向故障，支持多环、多域的结构，在实现50ms倒换的同时，支持主备、负荷分担多种工作方式，成为了以太环网技术最新的成熟标准。

正因为ESRP具有如此多的优点，必然在未来网络中得到广泛的应用，于是众多设备厂家也在后续标准的制定方面，展开了一场龙争虎斗，希望在未来环网标准之争中得到主导权。

在2008年12月举行的ITU-TSG15的全会上，要对以太网环网保护标准G.8032的V1版本的修订版（Amendment1)进行讨论和表决，这个修订版主要增加以太网多环的保护方案。多环保护模型是G.8032标准中多环保护的技术核心，在实际网络中有较大的应用价值，技术实现难度大，也是各个厂商技术竞争的热点。

会上，中兴通讯、诺基亚西门子、阿尔卡特朗讯、华为等主流设备厂商针对多环保护模型展开了激烈的技术辩论，最终中兴通讯提出的“Sub-ring子环划分模型”脱颖而出，被大会采纳。ITU-TG.8032多环标准的发布，标志着以太环网保护技术真正具备了成熟商用的条件，各厂家基于标准的互通也成为可能。

追求更多功能、更高性能、更加安全是网络永远的发展方向，以太环网技术走到现在已经日臻完善，并且逐渐扩展到其他拓扑环境，成为二层网络中重要的冗余保护手段。但技术的发展永无止境，“环上的精彩”仍将继续演绎。