自動轉報系統環路故障解決經驗

張西波

摘要：自動轉報系統是空管重要的報文通信系統，其運行狀況直接關系到自動轉報業務的開展，關系到飛行安全工作的保障。為了提高系統的可靠性，自動轉報系統采用雙網結構，冗余結構導致在交換機出現故障時產生環路，引起系統癱瘓。該文對實際運行中出現的兩例不同類型的環路故障進行分析，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。

關鍵詞：自動轉報；交換機；stp；環路

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

1 概述

天津空管分局使用的轉報系統有兩套，一套是2008年建立，使用單網結構。另外一套是2014年建立，使用雙網結構。兩套轉報系統都是北京航管科技有限公司開發的DMHS-M型轉報系統，只是軟件版本和系統結構存在差別。雖然有兩套轉報系統，但是由于08轉報的異步單元中有電流環接口，不能直接連到智能線路切換器上，我們就沒有把08轉報系統作為一套備用系統接入智能線路切換器。兩套系統相對獨立，新系統對外提供服務，舊系統不對外提供服務。自動轉報網絡作為民航系統重要的通信基礎設施之一，基于該網絡開展的平面電報通信業務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。天津自動轉報系統結構如下：

圖1 天津自動轉報系統網絡結構

2 兩例環路故障

2.1 報文收電地址錯誤引起的環路及其解決辦法

天津在世界時01：34 ，用2008轉報系統給北京發測試報的時候，突然收到大量的同一地址的報文，報文內容如下：

GG ZBZZNFNX

070134 WRRRYNYX

VAWR0905 WIIF 06070130

其他報文內容省略。

發電地址都為WRRRYNYX，收電地址都為ZBZZNFNX，報文都是印尼火山灰，報文內容重復。在2014轉報系統的BJS也同樣收到，為了解決報文循環問題，應急修改兩套轉報機的路由表，把收電地址為ZBZZNFNX的報文自動轉發到OIT。事后統計從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，期間轉報系統處理報文緩慢。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，出現干線循環告警（循環五次自動終止），雖然收電地址不是天津，但是報文是情報需要的，因此，我們手工轉發到情報（即OIT），同時我們也把這種情況向上級轉報部門反應，只是還沒有解決。

原因分析：兩個原因導致了這個故障，第一個是收電地址錯誤，正確的收電地址應該是ZBTJOIXX，平時遇到這種情況，報文循環五次后就停止轉發了，與此同時，轉報機會有干線循環告警提示。第二個原因是天津和北京使用的轉報路不同，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，沒有發現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，天津轉報機的路由表配置，認為ZBZZNFNX報文不是天津的，應該通過BJB轉發到北京，由于08轉報機不作正式使用，不做測試時，BJB是關閉的，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路。由于報文是印尼火山灰，應改轉發給情報，收電地址應該為ZBTJOIXX，電報應通過OIT轉發到情報。我們改不了電報的收電地址，只能通過修改路由表，把ZBZZNFNX的報文轉發到OIT。

2.2 交換機故障出現的環路及其解決辦法

2014轉報系統的ip管理終端出現超時告警，不能通過遠程登錄查看轉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。筆記本上設置的ip地址也沒有與轉報系統中的ip地址相沖突，怎么會出現ip地址沖突，只能是網絡中出現了環路，趕緊拔掉一臺交換機的電源，重啟交換機，再次查看轉報系統，告警音消失，系統工作正常。

3 系統設計形成的環路及解決方法

3.1 環路的危害

根據以太網的原理，當以太網交換機節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。交換機節點通過泛洪的方式，很容易將廣播幀或未知單播幀轉發給目的主機。但是，當網絡中有環路存在時，廣播幀會在環路的各個交換機節點上依次泛洪和轉發，最終回到源交換機節點，而源交換機節點收到該廣播幀后，并不會丟棄，繼續按照廣播幀的轉發方式進行泛洪，因此廣播幀會永無休止地在交換機的節點進行轉發，最終流量越來越大，耗盡帶寬，網絡癱瘓。因此，交換機需要配置stp協議，解決環路問題。

3.2 交換機之間的環路

2014轉報系統為了保證轉報系統不受單個設備出現故障影響系統工作，系統對交換網絡進行冗余設計：交換機冗余和網線冗余。兩個交換機之間使用雙網線連接，ip管理終端通過兩個網口分別連到交換機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，帶寬相當于組成組的端口的帶寬總和。 增加冗余，只要組內不是所有的端口都down掉，兩個交換機之間仍然可以繼續通信。負載均衡，可以在組內的端口上配置，使流量可以在這些端口上自動進行負載均衡。

交換機之間雙網線接口的配置：

switchport mode trunk

channel-protocol lacp

channel-group 1 mode active

3.3 轉報主備機同交換機連接形成的環路

由于轉報主機和備機使用雙網口和交換機相連，雙網口使用同一個ip地址，因此，交換機需要配置stp協議，有的端口處于blocking狀態，使網絡中不會出現環路。 使用stp的端口啟動要經過5個狀態：disable 、blocking 、listening、 learning 和forwarding 。在STP選舉過程中，端口是不能轉發用戶數據的。端口一開始處于阻塞狀態，這個狀態只能接收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，這時接口可以接收BPDU，并開始發送BPDU；發送15秒的BPDU，接口將會為轉發用戶數據做準備，也開始學習MAC地址，這個狀態叫學習狀態；再經過15秒的學習后，端口進入轉發狀態，轉發狀態是一個正常的接口。從disable狀態到forwarding狀態轉換需要50秒，也就是說如果一個連接到交換機的終端網線斷開，重新連接到能夠正常收發數據，至少將近1分鐘，才能正常轉發報文。因此，連接異步單元、超級終端、轉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狀態轉變成forwarding狀態，加快生成樹收斂時間。缺點是如果這個端口接入了網絡設備，容易造成二層環路。

異步單元、超級終端、轉報主備機到交換機連接的配置：

switchport mode access

spanning-tree portfast

3.4 網絡中出現環路后的處理

盡管對交換機做了配置，利用生成樹算法、在以太網絡中，創建一個以某臺交換機的某個端口為根的生成樹，避免環路。在以太網絡拓撲發生變化時，通過生成樹協議達到收斂保護的目的，解決環路問題，但是還是可能由于協議運行中出現問題，出現環路故障，在這種情況下，我們只能手動破壞環路，使設備快速恢復正常。

4 結束語

環路故障是我們使用網絡中可能遇到的一個問題，它能使整個系統癱瘓，危害性很大，有時會使我們誤認為是設備出現故障，其實有些時候設備沒有出現問題，是我們的上層應用出現了問題，或者是交換機上運行的協議出現了問題。為了快速發現環路故障，平時對設備間的連線要做好標識，不同類型的接口使用不同顏色的網線。對交換機連接設備的接口做好記錄，當出現故障時，根據故障現象，根據資料，仔細認真分析，抓住本質，這樣才能快速解決問題。

參考文獻：

[1] Evan Marcus，Hal Stern.高可用性系統設計[M]. 汪青青，盧祖英，譯.清華大學出版社，2005.

[2] Radia Perlman. 網絡互連：網橋·路由器·交換機和互連協議[M].機械工業出版社，2002.

[3] DMHS-M系統管理員培訓教程.endprint