張西波

摘要：自動轉(zhuǎn)報系統(tǒng)是空管重要的報文通信系統(tǒng)，其運行狀況直接關(guān)系到自動轉(zhuǎn)報業(yè)務(wù)的開展，關(guān)系到飛行安全工作的保障。為了提高系統(tǒng)的可靠性，自動轉(zhuǎn)報系統(tǒng)采用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，冗余結(jié)構(gòu)導(dǎo)致在交換機出現(xiàn)故障時產(chǎn)生環(huán)路，引起系統(tǒng)癱瘓。該文對實際運行中出現(xiàn)的兩例不同類型的環(huán)路故障進行分析，并提出了有效的解決方法，對可能面臨同樣問題的同行提供一點有益的幫助。

關(guān)鍵詞：自動轉(zhuǎn)報；交換機；stp；環(huán)路

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）30-0238-02

1 概述

天津空管分局使用的轉(zhuǎn)報系統(tǒng)有兩套，一套是2008年建立，使用單網(wǎng)結(jié)構(gòu)。另外一套是2014年建立，使用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)。兩套轉(zhuǎn)報系統(tǒng)都是北京航管科技有限公司開發(fā)的DMHS-M型轉(zhuǎn)報系統(tǒng)，只是軟件版本和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在差別。雖然有兩套轉(zhuǎn)報系統(tǒng)，但是由于08轉(zhuǎn)報的異步單元中有電流環(huán)接口，不能直接連到智能線路切換器上，我們就沒有把08轉(zhuǎn)報系統(tǒng)作為一套備用系統(tǒng)接入智能線路切換器。兩套系統(tǒng)相對獨立，新系統(tǒng)對外提供服務(wù)，舊系統(tǒng)不對外提供服務(wù)。自動轉(zhuǎn)報網(wǎng)絡(luò)作為民航系統(tǒng)重要的通信基礎(chǔ)設(shè)施之一，基于該網(wǎng)絡(luò)開展的平面電報通信業(yè)務(wù)是保證民用航空飛行正常和安全必不可少的手段。用于全國各機場之間的電報傳輸，傳遞管制、氣象、情報、航空公司、省局等重要部門的電報，是機場的信息樞紐中心，尤其是空中交通管制部門傳遞航班動態(tài)信息的主要手段，在維護空中交通秩序、保證民用航空安全和飛行正常中起著重要作用。天津自動轉(zhuǎn)報系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：

圖1 天津自動轉(zhuǎn)報系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2 兩例環(huán)路故障

2.1 報文收電地址錯誤引起的環(huán)路及其解決辦法

天津在世界時01：34 ，用2008轉(zhuǎn)報系統(tǒng)給北京發(fā)測試報的時候，突然收到大量的同一地址的報文，報文內(nèi)容如下：

GG ZBZZNFNX

070134 WRRRYNYX

VAWR0905 WIIF 06070130

其他報文內(nèi)容省略。

發(fā)電地址都為WRRRYNYX，收電地址都為ZBZZNFNX，報文都是印尼火山灰，報文內(nèi)容重復(fù)。在2014轉(zhuǎn)報系統(tǒng)的BJS也同樣收到，為了解決報文循環(huán)問題，應(yīng)急修改兩套轉(zhuǎn)報機的路由表，把收電地址為ZBZZNFNX的報文自動轉(zhuǎn)發(fā)到OIT。事后統(tǒng)計從01：34到01：48，就收到97份印尼火山灰報文，平均8秒就收到一份報文，期間轉(zhuǎn)報系統(tǒng)處理報文緩慢。前幾天也收到過印尼火山灰報文，因收電地址不是天津情報，出現(xiàn)干線循環(huán)告警（循環(huán)五次自動終止），雖然收電地址不是天津，但是報文是情報需要的，因此，我們手工轉(zhuǎn)發(fā)到情報（即OIT），同時我們也把這種情況向上級轉(zhuǎn)報部門反應(yīng)，只是還沒有解決。

原因分析：兩個原因?qū)е铝诉@個故障，第一個是收電地址錯誤，正確的收電地址應(yīng)該是ZBTJOIXX，平時遇到這種情況，報文循環(huán)五次后就停止轉(zhuǎn)發(fā)了，與此同時，轉(zhuǎn)報機會有干線循環(huán)告警提示。第二個原因是天津和北京使用的轉(zhuǎn)報路不同，天津使用的是BJB，北京使用的BJM，平時不測試報文時，天津BJB和BJM都打開，北京是只開BJM，所以，我們能夠收到北京的報文，沒有發(fā)現(xiàn)天津和北京實際使用的是不同路傳輸。在測試報文時恰巧遇到一個錯誤的收電地址，天津轉(zhuǎn)報機的路由表配置，認為ZBZZNFNX報文不是天津的，應(yīng)該通過BJB轉(zhuǎn)發(fā)到北京，由于08轉(zhuǎn)報機不作正式使用，不做測試時，BJB是關(guān)閉的，這個問題沒有暴露出來。測試報文時，北京把BJB路給打開了，北京轉(zhuǎn)報機的路由表認為ZBZZNFNX是天津的報文，又把這份報文通過BJM和BJS發(fā)到天津來，這樣報文就通過BJB和BJM在天津和北京之間形成了一個環(huán)路。由于報文是印尼火山灰，應(yīng)改轉(zhuǎn)發(fā)給情報，收電地址應(yīng)該為ZBTJOIXX，電報應(yīng)通過OIT轉(zhuǎn)發(fā)到情報。我們改不了電報的收電地址，只能通過修改路由表，把ZBZZNFNX的報文轉(zhuǎn)發(fā)到OIT。

2.2 交換機故障出現(xiàn)的環(huán)路及其解決辦法

2014轉(zhuǎn)報系統(tǒng)的ip管理終端出現(xiàn)超時告警，不能通過遠程登錄查看轉(zhuǎn)報主備機的工作情況。筆記本接入交換機時，筆記本屏幕上顯示ip地址沖突。筆記本上設(shè)置的ip地址也沒有與轉(zhuǎn)報系統(tǒng)中的ip地址相沖突，怎么會出現(xiàn)ip地址沖突，只能是網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了環(huán)路，趕緊拔掉一臺交換機的電源，重啟交換機，再次查看轉(zhuǎn)報系統(tǒng)，告警音消失，系統(tǒng)工作正常。

3 系統(tǒng)設(shè)計形成的環(huán)路及解決方法

3.1 環(huán)路的危害

根據(jù)以太網(wǎng)的原理，當(dāng)以太網(wǎng)交換機節(jié)點收到一個廣播幀或未知單播幀時，會向其他所有端口泛洪該幀。交換機節(jié)點通過泛洪的方式，很容易將廣播幀或未知單播幀轉(zhuǎn)發(fā)給目的主機。但是，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有環(huán)路存在時，廣播幀會在環(huán)路的各個交換機節(jié)點上依次泛洪和轉(zhuǎn)發(fā)，最終回到源交換機節(jié)點，而源交換機節(jié)點收到該廣播幀后，并不會丟棄，繼續(xù)按照廣播幀的轉(zhuǎn)發(fā)方式進行泛洪，因此廣播幀會永無休止地在交換機的節(jié)點進行轉(zhuǎn)發(fā)，最終流量越來越大，耗盡帶寬，網(wǎng)絡(luò)癱瘓。因此，交換機需要配置stp協(xié)議，解決環(huán)路問題。

3.2 交換機之間的環(huán)路

2014轉(zhuǎn)報系統(tǒng)為了保證轉(zhuǎn)報系統(tǒng)不受單個設(shè)備出現(xiàn)故障影響系統(tǒng)工作，系統(tǒng)對交換網(wǎng)絡(luò)進行冗余設(shè)計：交換機冗余和網(wǎng)線冗余。兩個交換機之間使用雙網(wǎng)線連接，ip管理終端通過兩個網(wǎng)口分別連到交換機A和交換機B。為了解決兩個交換機之間的環(huán)路問題，對兩臺交換機進行配置，交換機之間連接的接口使用以太通道，交換機會把一組物理端口聯(lián)合起來，作為一個邏輯的通道，也就是channel-group，這樣交換機會認為這個邏輯通道為一個端口。這么做有三個好處：增加帶寬，帶寬相當(dāng)于組成組的端口的帶寬總和。 增加冗余，只要組內(nèi)不是所有的端口都down掉，兩個交換機之間仍然可以繼續(xù)通信。負載均衡，可以在組內(nèi)的端口上配置，使流量可以在這些端口上自動進行負載均衡。

交換機之間雙網(wǎng)線接口的配置：

switchport mode trunk

channel-protocol lacp

channel-group 1 mode active

3.3 轉(zhuǎn)報主備機同交換機連接形成的環(huán)路

由于轉(zhuǎn)報主機和備機使用雙網(wǎng)口和交換機相連，雙網(wǎng)口使用同一個ip地址，因此，交換機需要配置stp協(xié)議，有的端口處于blocking狀態(tài)，使網(wǎng)絡(luò)中不會出現(xiàn)環(huán)路。 使用stp的端口啟動要經(jīng)過5個狀態(tài)：disable 、blocking 、listening、 learning 和forwarding 。在STP選舉過程中，端口是不能轉(zhuǎn)發(fā)用戶數(shù)據(jù)的。端口一開始處于阻塞狀態(tài)，這個狀態(tài)只能接收BPDU；一個接口20秒沒收到BPDU，也就是到了最大時間，端口會進入偵聽狀態(tài)，這時接口可以接收BPDU，并開始發(fā)送BPDU；發(fā)送15秒的BPDU，接口將會為轉(zhuǎn)發(fā)用戶數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備，也開始學(xué)習(xí)MAC地址，這個狀態(tài)叫學(xué)習(xí)狀態(tài)；再經(jīng)過15秒的學(xué)習(xí)后，端口進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)是一個正常的接口。從disable狀態(tài)到forwarding狀態(tài)轉(zhuǎn)換需要50秒，也就是說如果一個連接到交換機的終端網(wǎng)線斷開，重新連接到能夠正常收發(fā)數(shù)據(jù)，至少將近1分鐘，才能正常轉(zhuǎn)發(fā)報文。因此，連接異步單元、超級終端、轉(zhuǎn)報主機和備機的端口使用portfast端口模式，快速收斂，可以很快地從blocking狀態(tài)轉(zhuǎn)變成forwarding狀態(tài)，加快生成樹收斂時間。缺點是如果這個端口接入了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，容易造成二層環(huán)路。

異步單元、超級終端、轉(zhuǎn)報主備機到交換機連接的配置：

switchport mode access

spanning-tree portfast

3.4 網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)環(huán)路后的處理

盡管對交換機做了配置，利用生成樹算法、在以太網(wǎng)絡(luò)中，創(chuàng)建一個以某臺交換機的某個端口為根的生成樹，避免環(huán)路。在以太網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生變化時，通過生成樹協(xié)議達到收斂保護的目的，解決環(huán)路問題，但是還是可能由于協(xié)議運行中出現(xiàn)問題，出現(xiàn)環(huán)路故障，在這種情況下，我們只能手動破壞環(huán)路，使設(shè)備快速恢復(fù)正常。

4 結(jié)束語

環(huán)路故障是我們使用網(wǎng)絡(luò)中可能遇到的一個問題，它能使整個系統(tǒng)癱瘓，危害性很大，有時會使我們誤認為是設(shè)備出現(xiàn)故障，其實有些時候設(shè)備沒有出現(xiàn)問題，是我們的上層應(yīng)用出現(xiàn)了問題，或者是交換機上運行的協(xié)議出現(xiàn)了問題。為了快速發(fā)現(xiàn)環(huán)路故障，平時對設(shè)備間的連線要做好標(biāo)識，不同類型的接口使用不同顏色的網(wǎng)線。對交換機連接設(shè)備的接口做好記錄，當(dāng)出現(xiàn)故障時，根據(jù)故障現(xiàn)象，根據(jù)資料，仔細認真分析，抓住本質(zhì)，這樣才能快速解決問題。

參考文獻：

[1] Evan Marcus，Hal Stern.高可用性系統(tǒng)設(shè)計[M]. 汪青青，盧祖英，譯.清華大學(xué)出版社，2005.

[2] Radia Perlman. 網(wǎng)絡(luò)互連：網(wǎng)橋·路由器·交換機和互連協(xié)議[M].機械工業(yè)出版社，2002.

[3] DMHS-M系統(tǒng)管理員培訓(xùn)教程.endprint