了解以太网环网保护倒换(ERPS)

以太网环网保护交换（ERPS）有助于实现高可靠性和网络稳定性。本文概述了ERPS，包括其定义、基本概念和优点。

什么是ERPS？

以太网环网保护切换（ERPS）是一种标准化的网络设计方法，旨在确保以太网流量的高级冗余和高效传输。ITU-T G.8032被视为实现环形网络拓扑的黄金标准。在正确实施时，G.8032管理可保障以太网流量，并实现低于50ms的恢复时间。

在ERPS设计中，网络节点通过闭环连接形成环，额外的环则通过连接每个节点中的两个节点相互连接。这种冗余性使得在单点故障的情况下能够快速恢复网络。然而，仅凭环形结构并不足以实现稳定的网络，因为环形结构会导致循环和带宽消耗。为防止出现循环，G.8032会主动管理流量。在正常情况下，协议会阻止单环链路上的流量。一旦发生节点故障，协议会通过打开必要的闭环链路来重新路由流量，确保数据流的不间断。当故障节点恢复时，协议会无缝关闭临时链路，以保持对数据环路的保护。

ERPS单环原理

ERPS单环是一种配置，其中所有网络节点都连接在一个环路中，由ERPS协议进行管理以实现保护和管理。为了预防环路，可以激活环路破断机制，包括阻塞环网保护链路（RPL）的Owner端口以消除环路。当环网内发生链路故障时，支持ERPS的设备能够及时解除之前被阻塞的端口，并启动链路切换，恢复环网内节点之间的无缝通信。每台设备最多可以有两个端口加入同一个ERPS环。

如图1所示，网络由设备A至设备E组成，形成环形拓扑，各设备互连，能够无缝通信。

• 为了防止环路，ERPS确保RPL Owner端口和任何配置的RPL Neighbor端口被阻止，同时允许服务流量通过所有其他端口。

• RPL Owner端口每5秒定期发送R-APS（NR）消息，通知环路上的所有其他节点ERPS链路的正常状态。

图1：ERPS单环组网，链路正常。

如图2所示，当设备D和设备E之间的链路出现故障时，ERPS保护切换机制被激活。它会阻塞故障链路两端的端口，并解除RPL Owner端口和RPL Neighbor端口的阻塞，以允许流量传输。该机制可确保流量不间断。

图2：ERPS单环网络，在链路故障时畅通的RPL Owner和 Neighbor端口。

ERPS多环原理

ERPS多环是一个由相互连接的环路组成的设置，可以增强冗余性和可靠性。通过在这些环路之间建立交叉连接，它可以在一个环路内的节点或链路故障时实现无缝的数据流，从而实现网络的快速恢复。以太网环保护切换第1版（ERPSv1）仅支持单环拓扑结构，但ERPSv2支持单环和多环拓扑结构。

多环拓扑由主环和子环组成。子环中是否存在虚拟通道（VC）取决于是否向主环传输环自动保护交换协议数据单元（R-APS PDU）。如果R-APS PDU传输到主环，则子环有虚拟通道；否则，它没有。

图3中，设备A至设备E构成主环，设备B、设备C、设备F构成子环1，设备C、设备D、设备G构成子环2。每个环内的设备。

图3：ERPS多环组网，包含子环，无虚拟通道（链路正常）。

如图4所示，设备D和设备G之间的链路故障触发了ERPS。这样，故障链路两端的端口都会被阻塞，而子环2上的RPL Owner端口则开启，以方便用户流量的发送和接收。此配置可确保PC1的流量不中断，继续沿其原始路径行进。另外，设备C和设备D会将拓扑的变化通知主环上的其他节点，保证PC2的流量不中断。

图4：ERPS多环组网（链路故障时解锁RPL Owner端口）。

ERPS的好处

ERPS（以太网环保护倒换）作为一种网络保护和恢复机制，在以太网环拓扑中具有以下几个优点：

• 快速故障检测和恢复：ERPS快速检测故障并切换到备份路径，尽可能减少停机时间并提高可用性。

• 高可靠性和冗余性：ERPS提供冗余路径和自动切换，以确保数据连续传输并尽可能减少服务中断。

• 简化网络管理：ERPS自动化故障检测和恢复，减少手动配置和网络管理复杂性。

• 灵活性和可扩展性：ERPS支持不同规模和复杂程度的环形拓扑，为不同的网络需求提供保护。

• 支持多场景：ERPS广泛应用于企业、运营商、工控系统，保证关键数据传输的可靠性。

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概括

总体而言，ERPS（以太网环保护倒换）可提供可靠的网络保护，具有快速故障检测、高可靠性、简化管理、灵活性以及对各种应用的支持。它增强了网络可用性和稳定性。