了解以太網環網保護倒換(ERPS)

以太網環網保護交換（ERPS）有助於實現高可靠性和網絡穩定性。本文概述了ERPS，包括其定義、基本概念和優點。

什麼是ERPS？

以太網環網保護切換（ERPS）是一種標準化的網絡設計方法，旨在確保以太網流量的高級冗餘和高效傳輸。ITU-T G.8032被視為實現環形網絡拓撲的黃金標準。在正確實施時，G.8032管理可保障以太網流量，並實現低於50ms的恢復時間。

在ERPS設計中，網絡節點通過閉環連接形成環，額外的環則通過連接每個節點中的兩個節點相互連接。這種冗餘性使得在單點故障的情況下能夠快速恢復網絡。然而，僅憑環形結構並不足以實現穩定的網絡，因為環形結構會導致循環和帶寬消耗。為防止出現循環，G.8032會主動管理流量。在正常情況下，協議會阻止單環鏈路上的流量。一旦發生節點故障，協議會通過打開必要的閉環鏈路來重新路由流量，確保數據流的不間斷。當故障節點恢復時，協議會無縫關閉臨時鏈路，以保持對數據環路的保護。

ERPS單環原理

ERPS單環是一種配置，其中所有網絡節點都連接在一個環路中，由ERPS協議進行管理以實現保護和管理。為了預防環路，可以激活環路破斷機制，包括阻塞環網保護鏈路（RPL）的Owner端口以消除環路。當環網內發生鏈路故障時，支持ERPS的設備能夠及時解除之前被阻塞的端口，並啟動鏈路切換，恢復環網內節點之間的無縫通信。每臺設備最多可以有兩個端口加入同一個ERPS環。

如圖1所示，網絡由設備A至設備E組成，形成環形拓撲，各設備互連，能夠無縫通信。

• 為了防止環路，ERPS確保RPL Owner端口和任何配置的RPL Neighbor端口被阻止，同時允許服務流量通過所有其他端口。

• RPL Owner端口每5秒定期發送R-APS（NR）消息，通知環路上的所有其他節點ERPS鏈路的正常狀態。

圖1：ERPS單環組網，鏈路正常。

如圖2所示，當設備D和設備E之間的鏈路出現故障時，ERPS保護切換機制被激活。它會阻塞故障鏈路兩端的端口，並解除RPL Owner端口和RPL Neighbor端口的阻塞，以允許流量傳輸。該機制可確保流量不間斷。

圖2：ERPS單環網絡，在鏈路故障時暢通的RPL Owner和 Neighbor端口。

ERPS多環原理

ERPS多環是一個由相互連接的環路組成的設置，可以增強冗餘性和可靠性。通過在這些環路之間建立交叉連接，它可以在一個環路內的節點或鏈路故障時實現無縫的數據流，從而實現網絡的快速恢復。以太網環保護切換第1版（ERPSv1）僅支持單環拓撲結構，但ERPSv2支持單環和多環拓撲結構。

多環拓撲由主環和子環組成。子環中是否存在虛擬通道（VC）取決於是否向主環傳輸環自動保護交換協議數據單元（R-APS PDU）。如果R-APS PDU傳輸到主環，則子環有虛擬通道；否則，它沒有。

圖3中，設備A至設備E構成主環，設備B、設備C、設備F構成子環1，設備C、設備D、設備G構成子環2。每個環內的設備。

圖3：ERPS多環組網，包含子環，無虛擬通道（鏈路正常）。

如圖4所示，設備D和設備G之間的鏈路故障觸發了ERPS。這樣，故障鏈路兩端的端口都會被阻塞，而子環2上的RPL Owner端口則開啟，以方便用戶流量的發送和接收。此配置可確保PC1的流量不中斷，繼續沿其原始路徑行進。另外，設備C和設備D會將拓撲的變化通知主環上的其他節點，保證PC2的流量不中斷。

圖4：ERPS多環組網（鏈路故障時解鎖RPL Owner端口）。

ERPS的好處

ERPS（以太網環保護倒換）作為一種網絡保護和恢復機制，在以太網環拓撲中具有以下幾個優點：

• 快速故障檢測和恢復：ERPS快速檢測故障並切換到備份路徑，儘可能減少停機時間並提高可用性。

• 高可靠性和冗餘性：ERPS提供冗餘路徑和自動切換，以確保數據連續傳輸並儘可能減少服務中斷。

• 簡化網絡管理：ERPS自動化故障檢測和恢復，減少手動配置和網絡管理複雜性。

• 靈活性和可擴展性：ERPS支持不同規模和複雜程度的環形拓撲，為不同的網絡需求提供保護。

• 支持多場景：ERPS廣泛應用於企業、運營商、工控系統，保證關鍵數據傳輸的可靠性。

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概括

總體而言，ERPS（以太網環保護倒換）可提供可靠的網絡保護，具有快速故障檢測、高可靠性、簡化管理、靈活性以及對各種應用的支持。它增強了網絡可用性和穩定性。