什么是ERPS

ERPS环

ERPS环由一组配置了相同的控制VLAN且互连的二层交换设备（节点）构成，是ERPS协议的基本单位。ERPS环分为主环和子环。缺省情况下，ERPS环都是主环。主环是封闭的环，子环是非封闭的环，需要通过命令进行配置。如下图所示，DeviceA～DeviceD组成的ERPS环是主环，DeviceC～DeviceF组成的环是子环。子环的配置只有ERPSv2版本支持，ERPSv1版本不支持。

ERPS主环和子环示意图

ERPS端口

VLAN

ERPS中有两种类型的VLAN，数据VLAN和控制VLAN。数据VLAN用来传递数据报文；控制VLAN用来传递ERPS协议报文，每个ERPS环必须配置控制VLAN。当端口加入已经配置控制VLAN的ERPS环后，端口将自动加入控制VLAN。不同ERPS环不能使用相同ID的控制VLAN。

保护实例

对于运行ERPS协议的二层设备，传递ERPS协议报文和数据报文的VLAN必须映射到保护实例中，这样ERPS协议才会按照其阻塞原则对这些报文进行转发或阻塞，否则，VLAN报文可能会在成环的网络中产生广播风暴导致网络不可用。

定时器

回切/非回切模式

当ERPS链路恢复正常后，可以通过设置ERPS的回切/非回切模式来决定是否重新阻塞RPL owner端口。

• 在回切模式下，如果故障链路恢复，等待WTR时间后，会重新阻塞RPL owner端口。阻塞链路会重新切回到RPL上。
• 在非回切模式下，如果故障链路恢复，不启动WTR Timer定时器，而且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。

缺省情况下，ERPS环处于回切模式。

ERPSv1版本只支持回切模式，ERPSv2版本两种模式都支持。

阻塞点切换方式

阻塞点手工切换仅在ERPSv2版本上支持，ERPSv1版本不支持。

子环RAPS报文传输方式

ERPSv2版本除了支持单环组网，还支持相交环等多环组网方式。在相交环组网中，子环RAPS报文传输方式分为虚通道VC（Virtual Channel）和非虚通道NVC（Non Virtual Channel）两种方式。

• 虚通道方式：子环的RAPS协议报文会通过相交节点在主环内运行。即相交节点不终结子环的协议报文。子环的阻塞端口会同时阻塞子环的RAPS协议报文和数据流量。
• 非虚通道方式：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。

如下图所示，一个主环分别和两个子环相交，其中左边子环的RAPS报文传输方式为虚通道方式，右边子环的RAPS报文传输方式为非虚通道方式。

虚通道和非虚通道相交环示意图

缺省情况下，子环RAPS报文传输方式为非虚通道方式，除了如下图所示的特殊组网场景（子环的链路是不连续的多个部分）下必须使用虚通道方式外，其他组网建议采用缺省的非虚通道方式。如下图所示，链路b和链路d分别属于主环1和主环2，只有链路a和链路c属于子环，链路a和链路c是独立的两条链路，无法感知到对方的链路变化，所以此时需要采用虚通道来传输RAPS报文。

虚通道特殊应用组网图

ERPSv1与ERPSv2

ERPS目前有ERPSv1和ERPSv2两个版本，ERPSv1是ITU-T在2008年6月发布的版本，ERPSv2是ITU-T在2010年8月发布的版本。ERPSv2完全兼容ERPSv1，并在ERPSv1的基础上进行了功能扩展。ERPSv1和ERPSv2的区别如下表所示。

表1-3 ERPSv1和ERPSv2比较

功能	ERPSv1	ERPSv2
创建环	只支持创建单环，不支持配置子环。	支持创建多环，可以配置主环和子环。
配置端口角色	支持配置RPL owner和普通端口。	在支持配置RPL owner和普通端口基础上，还支持配置RPL neighbour端口。
配置网络拓扑变化通告	不支持该功能。	支持该功能。
子环传输R-APS报文采用虚通道或非虚通道	不支持该功能。	支持该功能。
回切\非回切模式	默认为回切模式，不支持配置，不支持非回切模式。	支持配置为回切模式或非回切模式。
手工切换阻塞点	不支持该功能。	支持该功能，且支持强制切换和手工切换。

由于ERPSv2完全兼容ERPSv1，所以如果当前ERPS环内所有设备同时支持ERPSv1和ERPSv2，建议配置ERPSv2。

链路正常

ERPS的单环组网图（链路正常）

链路故障

如下图所示，当DeviceD和DeviceE之间的链路发生故障时，ERPS协议启动保护倒换机制，将故障链路的两端端口阻塞，然后放开RPL owner端口和RPL neighbour端口，这两个端口重新恢复用户流量的接收和发送，从而保证了流量不中断。具体处理过程如下：

1. DeviceD和DeviceE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. DeviceD和DeviceE向外发送携带本地端口链路故障消息的SF RAPS报文，即一旦感知到链路故障，DeviceD和DeviceE会连续发送3个相同的SF RAPS报文，然后以5s的时间间隔持续稳定发送。
3. 其他设备收到DeviceD和DeviceE发送的SF RAPS报文后，会刷新本设备的FDB表项。当收到该RAPS报文后，DeviceC设备（RPL owner端口所在设备）会放开RPL owner端口，并刷新自己的FDB表项。同样，当DeviceB设备（RPL neighbour端口所在设备）收到RAPS报文后，会放开RPL neighbour端口，并刷新自己的FDB表项。

ERPS的单环组网图（链路故障）

链路恢复

链路恢复正常后，如果ERPS环配置的是回切模式，RPL 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用户流量的传送。如果ERPS环配置的是非回切模式，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。以回切模式为例，具体恢复过程如下：

1. 当DeviceD和DeviceE之间的链路恢复后，DeviceD和DeviceE为了防止收到过期的NR RAPS协议报文，分别启动Guard Timer定时器，在该定时器超时前不接收其他NR RAPS协议报文。同时DeviceD和DeviceE会向外发送NR RAPS报文。
2. 当DeviceC（RPL owner端口所在设备）收到NR RAPS报文后，设备启动WTR Timer定时器。当该定时器超时后，RPL owner端口被阻塞，同时向外发送NRRB RAPS报文。
3. 当收到DeviceC发送的NRRB RAPS协议报文后，DeviceD和DeviceE将自己设备上原来阻塞的端口放开，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DeviceC发送的NRRB RAPS协议报文后，也完成FDB表项的刷新。

链路正常

如下图所示，由DeviceA～DeviceE组成的ERPS环为主环，DeviceB、DeviceC和DeviceF组成的ERPS环为子环1，DeviceC、DeviceD和DeviceG组成的ERPS环为子环2，各个环路都通信正常。

1. 为防止环路产生，ERPS的三个环分别阻塞自己的RPL owner端口。
2. 主环的RPL owner端口以5s的时间间隔为周期向主环其他节点发送NRRB RAPS报文。同样，子环1和子环2的RPL owner端口也以5s的时间间隔为周期向自己环中其他节点发送NRRB RAPS报文。主环的协议报文只在主环上传输，两个子环的报文会在相交节点终结，也不会进入主环。

PC1和上层网络之间的流量走向为PC1<->DeviceF<->DeviceB<->DeviceA<->Router1，PC2和上层网络之间的流量走向为PC2<->DeviceG<->DeviceD<->DeviceE<->Router2。

ERPS的多环组网图（链路正常）

链路故障

如下图所示，当DeviceD和DeviceG之间的链路发生故障时，ERPS协议启动保护倒换机制，将故障链路的两端端口阻塞，子环2会将RPL owner端口放开，重新恢复用户流量的接收和发送，PC1的用户流量不受影响，为了保证PC2的下行流量不中断，需要在相交节点DeviceC和DeviceD将子环2的拓扑变化信息通告到主环。最终PC2和上层网络之间的流量走向为PC2<->DeviceG<->DeviceC<->DeviceB<->DeviceA<->DeviceE<->Router2。具体处理过程如下：

1. DeviceD和DeviceG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. DeviceG在子环2内部发送携带本地端口链路故障消息的SF RAPS报文，即一旦感知到链路故障，DeviceG连续发送3个相同的SF RAPS报文，然后以5s的时间间隔持续稳定发送SF RAPS报文。
3. DeviceG设备（RPL owner端口所在设备）放开RPL owner端口，并刷新自己的FDB表项。
4. 主环的相交节点DeviceC收到该SF RAPS报文后，刷新自己的FDB表项。而DeviceC和DeviceD在感知到这个网络拓扑变化后，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。

ERPS的多环组网图（链路故障）

链路恢复

链路恢复后，如果各个ERPS环配置的是回切模式，RPL 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。如果ERPS环配置的是非回切模式，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。以回切模式为例，具体恢复过程如下：

1. 当DeviceD和DeviceG之间的链路恢复后，DeviceD和DeviceG为了防止收到过期的RAPS协议报文，分别启动Guard Timer，在该定时器超时前不接收其他RAPS协议报文。同时DeviceD和DeviceG会在子环2内部发送NR RAPS报文。
2. DeviceG（RPL owner端口所在设备）启动WTR Timer。当WTR Timer超时后，DeviceG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. 当DeviceD收到DeviceG发送的NRRB RAPS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。DeviceC收到DeviceG发送的NRRB RAPS报文后，也完成FDB表项的刷新。
4. 相交节点DeviceC和DeviceD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。

最终PC2的用户流量又会切换到链路正常的走向。

单环场景

• 链路正常
  如下图所示，DeviceA ~ DeviceD四台设备组成ERPS环网，各设备均处于IDLE状态。其中DeviceA（RPL owner端口所在设备）通过环上的两个ERPS成员口分别从两个方向（Direction_W、Direction_E）向外周期性发送检测报文，环上其他设备的两个ERPS成员口均能收到此报文并将此报文从相邻接口转发出去回到DeviceA。

  
  ERPS的单环组网图
• 链路故障

  当DeviceB上与DeviceC相连的端口发生故障时，在Direction_E方向上的DeviceA、DeviceB，在Direction_W方向上的DeviceC、DeviceD、DeviceA会分别收到超时事件，以快速使设备感知故障，此时DeviceA的RPL owner端口将被放开，并刷新MAC地址，恢复流量的接收和发送，保证流量不会中断。

• 链路恢复

  当DeviceB上与DeviceC相连的端口故障恢复时，所有设备上的检测报文正常接收，经过WTR Timer计时结束之后，配置RPL owner端口的DeviceA通过检测报文触发回切事件，以快速使设备感知故障恢复，此时DeviceA的RPL owner的端口将被阻塞。

  ERPS快速检测仅对设备的保护倒换性能有增益，不会对设备及端口本身的ERPS状态造成影响。

多环场景

• 链路正常

  如下图所示，DeviceA ~ DeviceD四台设备组成ERPS环网主环，DeviceC~DeviceF四台设备组成ERPS环网子环。

  主、子环各设备均处于IDLE状态。其中DeviceC和DeviceD通过指定的ERPS子环边缘端口，分别从两个方向（Direction_W、Direction_E）向外周期性发送检测报文，环上其他设备的两个ERPS成员口均能收到此报文并将此报文从相邻接口转发出去，最终，Direction_E方向的报文由DeviceD的子环边缘端口接收并终结，Direction_W方向的报文由DeviceC的子环边缘端口接收并终结。

  
  ERPS的多环组网图
• 链路故障

  当DeviceD上与DeviceE相连的端口发生故障时，在Direction_E方向上的DeviceD，在Direction_W方向上的DeviceE、DeviceF、DeviceC会分别收到超时事件，以快速使设备感知故障，此时DeviceE的RPL owner端口和DeviceF的RPL Neighbour端口将被放开，并刷新MAC地址，恢复流量的接收和发送，保证流量不会中断。

• 链路恢复

  当DeviceD上与DeviceE相连的端口故障恢复时，所有设备上的检测报文正常接收，经过WTR Timer计时结束之后，配置RPL owner端口的DeviceE通过检测报文触发回切事件，以快速使设备感知故障恢复，此时DeviceA的RPL owner的端口将被阻塞。

  ERPS快速检测仅对设备的保护倒换性能有增益，不会对设备及端口本身的ERPS状态造成影响。