ERPS

学习链接，作者讲的很细
以太网多环保护技术，二层破环协议。

v1和v2两个版本，v2完全兼容v1。

作用：

有效防止广播风暴的产生，实现流量的快速迁移

收敛速度满足电信级的要求，提高网络的可靠性

名词解释：

1. ERPS环：配置了相同的控制VLAN且互连的二层设备，是ERPS协议的基本单位。
   1. ERPS环分为主环和子环。主环封闭，子环非封闭。（v2支持子环的配置）
2. 节点：加入ERPS环的二层设备被称为节点。每个节点不能多于两个端口加入同一个ERPS环。
3. 端口角色：主要有RPL owner端口、RPL neighbour端口和普通端口三种类型(v2支持neighbour端口)
   1. RPL owner端口：一个ERPS环只有一个，由用户配置决定。阻塞owner来防环。
   2. RPL neighbour端口：与RPL owner端口直接相连的端口。(与owner端口一起阻塞)
   3. 普通端口：负责监测自己直连的ERPS协议的链路状态，并把链路状态的变化消息及时通知其他端口。
4. 端口状态：Forwarding、Discarding
   1. Forwarding：端口既转发用户流量又接收/发送ERPS协议报文。
   2. Discarding：端口仅能发送和接收ERPS协议报文。
5. 控制VLAN：每个ERPS环必须配置。端口加入已经配置控制VLAN的ERPS环后，自动加入控制VLAN。(不同的ERPS环不能使用相同ID的控制VLAN)
6. 数据VLAN：传递用户数据报文。
7. 定时器：Guard Timer定时器、WTR Timer定时器、Holdoff Timer定时器和WTB Timer定时器。
   1. Guard Timer定时器：链路故障或故障恢复或执行清除操作后，启动定时器，防止收到过期的NR RAPS报文。定时器超时后还能收到NR RAPS报文，端口进入Forwarding状态。默认2s。
   2. WTR Timer定时器：为了防止立即阻塞RPL owner端口而引起网络震荡，owner端口收到NR RAPS报文后，启动定时器。未超时前收到其他端口的SF RAPS报文，则关闭WTR Timer定时器。若没有收到，阻塞RPL owner端口，发送NRRB RAPS报文。其他端口收到该报文后，再将端口状态设置为Forwarding状态。
   3. Holdoff Timer定时器：服务器故障后，用户希望能有一段时间恢复服务器故障。当网络发生故障后，不会立即上报ERPS，开启Holdoff Timer，超时故障仍未恢复才会上报。
   4. WTB Timer定时器：清除端口的手工切换状态时，owner端口启用WTB Timer定时器，因为ERPS环内可能存在多个手工切换阻塞节点，只有当定时器超时后，清除操作才起作用，这样可以防止立即阻塞RPL owner端口而引起阻塞点震荡。不支持配置，默认7s。
8. ERPS环的状态：
   1. Idle：当前阻塞点在RPL owner端口
   2. Protection：表示链路故障或设备故障
   3. Pending：表示ERPS环协商的过渡状态，例如正在将阻塞点回切到RPL owner端口
   4. ForcedSwitch：表示通过强制切换方式对加入ERPS环的端口进行阻塞
   5. ManualSwitch：表示通过人工切换方式对加入ERPS环的端口进行阻塞
9. 默认情况下ERPS处于回切模式，v1版本只支持回切模式，v2版本两种模式都支持。
10. 阻塞点切换方式
    1. 强制切换和手工切换 （阻塞点手工切换是v2的功能，在v1不支持。）
    2. 清除操作
11. 子环RAPS报文传输方式：
    1. v2版本支持相交环组网，子环RAPS报文传输方式为虚通道VC和非虚通道NVC
    2. 虚通道：子环的RAPS协议报文会通过相交节点在主环内运行。
    3. 非虚通道：子环的RAPS协议报文会在相交节点上终结，子环的阻塞端口仅阻塞数据流量，不阻塞子环的RAPS协议报文。
    4. 默认情况下，传输方式为非虚通道方式
12. ERPS协议报文只有一种，RAPS PDU报文，格式如下：
    
    字段解释：
    
    R-APS Specific Information各子字段含义：
    

ERPS单环基本原理

链路正常(idle状态)：

1. 防止环路产生，ERPS首先阻塞RPL owner端口，配置了RPL neighbour端口的话也同样被阻塞。
2. ERPS环上的RPL owner端口以5s为时间间隔向环中其他节点发送NRRB RAPS报文，表示环路一切正常。

链路故障(protection)：

1. SwitchD和SwitchE之间的链路故障，ERPS开启保护倒换机制，将故障链路的两端端口阻塞，刷新自己的FDB表项。
2. SwitchD和SwitchE向外发送携带本地端口链路故障消息的SF RAPS报文，连续发送3个相同的RAPS报文，然后以5s的间隔持续稳定发送。
3. 其他设备收到之后，刷新自己的FDB表项，SwitchB和SwitchC开启owner和neighbor端口，刷新自己的FDB表项。

链路恢复(pending)(回切模式才会切换，非回切模式保持不变)

1. SwitchD和SwitchE之间的链路恢复后，为了防止收到过期的RAPS协议报文，启动Guard Timer定时器，启动时间内不接受其他RAPS报文，同时发送NR RAPS报文。
2. 当owner端口所在节点收到NR RAPS报文，开启WTR Timer定时器，超时阻塞owner端口，同时发送NRRB RAPS报文。
3. SwitchD和SwitchE收到NRRB RAPS报文，原先阻塞端口放开，停止发送NR RAPS协议报文并且完成FDB表项的刷新。其他设备收到SwitchC发送的NRRB RAPS协议报文后，也完成FDB表项的刷新。

保护倒换机制

强制切换：

1. SwitchE与SwitchD相连的端口被强制阻塞后，刷新自己的FDB表项。
2. SwitchE向外连续发送三个FS RAPS报文，然后以5s的间隔持续稳定发送FS RAPS报文。
3. 其他设备收到SwitchE发送的FS RAPS报文，刷新自己的FDB表项，SwitchC和SwitchB收到FS RAPS报文后，放开owner和neighbor端口，刷新自己的FDB表项。

清除：当在SwitchE设备上执行清除操作后，被强制阻塞的端口会发送NR RAPS报文给环上其他端口。

1. 回切模式下，owner端口在收到NR RAPS报文启动WTB Timer，超时后强制切换的操作就会被清除。owner被重新阻塞，强制阻塞的端口重新放开。未超时前，在owner端口所在设备上执行清除操作会立刻执行。
2. 非回切模式下又希望owner重新被阻塞，可以在owner端口所在设备上执行清除操作。

手工切换：类似强制切换，区别在于环的状态不是Idle或者Pending时，手工切换操作将不发挥作用。

单环多实例原理

为了提高链路利用率，ERPS支持多实例，在一个物理环路上配置两个逻辑ERPS环路。一个物理环路上有两个阻塞端口，每个阻塞端口分别检测物理环路的完整性，相应的阻塞，彼此互不影响。属于不同VLAN的数据流量就可以通过不同的路径传输，从而实现流量的负载分担和链路备份，最大化利用了链路资源。

多环原理

链路正常：

ERPS环组成有主环和子环1和子环2。

1. 为防止环路产生，ERPS环分别阻塞自己的RPL owner端口。
2. 主环的RPL owner端口以5s为时间间隔向主环其他节点发送NRRB RAPS报文。同样，子环的RPL owner端口也以5s为时间间隔向自己环中其他节点发送NRRB RAPS报文。每个环的报文只在自己环传，不会进入主环。

链路故障：

1. SwitchD和SwitchG检测到链路故障，将故障链路上的端口阻塞，并刷新本设备的FDB表项。
2. SwitchG在子环2内部发送携带本地端口链路故障的消息SF RAPS报文。
3. SwitchG放开owner端口，刷新自己的FDB表项。
4. 和主环相交节点Switch C收到该RAPS报文后，刷新自己的FDB表项，SwitchC和SwitchD在感知到这个网络拓扑变化后，会在主环内发送Event报文，通告子环2的网络拓扑发生变化。
5. 其他主环节点收到Event报文后，会刷新自己的FDB表项。

链路恢复

回切模式：owner端口所在设备会重新阻塞RPL链路上的流量，故障链路重新被用来完成报文的传送。

非回切模式：阻塞链路还保持在原来的故障链路上，不会重新切回到RPL上。

1. 当SwitchD和SwitchG之间的链路恢复后，SwitchD和SwitchG为了防止收到过期的RAPS协议报文，启动Guard Timer，在该定时器超时前不接收其他RAPS协议报文。同时SwitchD和SwitchG会在子环2内部发送NR RAPS报文。
2. RPL owner端口所在设备启动WTR Timer。WTR Timer超时后，SwitchG会阻塞RPL owner端口，放开故障恢复链路的端口，同时向外发送NRRB RAPS报文。
3. SwitchD收到SwitchG发送的NRRB协议报文后，将自己设备上原来阻塞的端口放开，停止发送NR RAPS报文并且完成FDB表项的刷新。
4. 相交节点SwitchC和SwitchD完成自身的FDB表项刷新以后，会在主环内发送Event报文，通告子环2的拓扑变化情况。
5. 其他主环节点收到Event报文后，会刷新自己的FDB表项。