[发明专利]一种生成树协议网络中链路振荡的处理方法及交换机

说明书

技术领域

本发明涉及二层交换网络通信技术，特别是涉及一种生成树协议网络中链路振荡的处理方法及交换机。

背景技术

二层网络中，交换机并不象路由器那样知道报文经过了多少次转发，当网络中存在环路时，就会导致广播风暴的产生，所有有效带宽都被广播风暴占用。在这种情况下，生成树协议便应运而生了。

生成树协议是二层管理协议，从广义上包括普通的生成树协议(Spanning Tree Protocol，STP)、快速生成树协议(Rapid Spanning Tree Protocol，RSTP)以及多生成树协议(Multiple Spanning Tree Protocol，MSTP)等。生成树协议的基本思想是根据网络拓扑生成无回路的连通图(即生成树)，从而保证数据传输路径的唯一性，避免出现环路报文流量。启动了生成树协议的交换机互相之间发送配置桥协议数据单元(Bridge Protocol Data Unit，BPDU)来完成根桥的选举、指定桥的选举、端口角色的选举、端口状态的迁移以及整个网络拓扑结构的确定，其中，配置BPDU又称为配置消息。

所述端口可以分为根端口、指定端口、替换端口等角色，其中，根端口是离生成树的根桥最近的端口，负责与根桥进行通讯；指定端口是负责向自身下游设备发送报文的端口；而替换端口则可以作为根端口的备用端口。

在生成树协议中，通过比较配置消息中所包含的优先级向量来决定各端口的角色，所述优先级向量主要包括：根桥ID、根路径开销、指定桥ID、指定端口ID，配置消息的比较原则如下：

(1)根桥ID较小的配置消息优先级较高；

(2)若根桥ID相同，则比较根路径开销，比较方法为：用配置消息中的根路径开销加上本端口对应的路径开销，假设两者之和为S，则S较小的配置消息优先级较高；

(3)若根路径开销也相同，则依次比较指定桥ID、指定端口ID、接收该配置消息的端口ID等，上述值较小的配置消息优先级较高。

网络初始化时，网络中所有的交换机设备都认为自己是根桥，根桥ID为自身的设备ID。通过交换配置消息，设备之间比较根桥ID，网络中根桥ID最小的设备被选举为根桥。根桥确定后，根桥上所有端口都是指定端口，而每个非根桥交换机都要选择一个根端口，根端口对于一个交换机来说有且只有一个。其本质是“距离根桥最近的端口”，这个最近的衡量是靠累计根路径开销来判定的，即根路径开销最小的端口就应该是根端口。

根路径开销的计算方法如下：端口收到一个配置消息后，抽取该配置消息中根路径开销字段的值，加上该端口本身的路径开销。所谓该端口本身的路径开销只体现直连链路的开销，这个值是端口量，可以人为配置。如果有两个以上的端口计算得到的根路径开销相同，那么选择收到发送者的桥ID(BID)最小的那个端口作为根端口。

在拓扑状态稳定后，只有根端口和指定端口转发流量(处于转发状态)，其它端口都处于阻塞状态，它们只接收配置消息而不转发用户流量。参照图1，在拓扑状态稳定后，各设备的状态及设备中各端口的角色如下：

交换机A(优先级为0)：根桥

AP1：指定端口

AP2：指定端口

交换机B(优先级为1)：指定桥

BP1：根端口

BP2：指定端口

交换机C(优先级为2)：指定桥

CP1：替换端口

CP2：根端口

由于链路的不稳定性，可能发生的情况比如：端口的UP/Down、链路拥塞导致配置消息被丢弃、链路遭受攻击等，会导致网络拓扑发生变化。交换机一旦检测到网络拓扑发生变化，则采取如下措施：

为本交换机的根端口及所有非边缘指定端口启动一个拓扑变化定时器(TC While Timer)，该定时器的定时时间是配置消息发送周期(Hello Time)的两倍。在这个定时时间内，清空这些端口上学来的MAC地址；同时，由这些端口向外发送拓扑变化BPDU，其中的TC字段置位。一旦TC While Timer超时，则停止发送TC BPDU。

其他交换机接收到TC BPDU，作如下工作：清空所有端口学来的MAC地址，收到TC BPDU的端口除外。然后也为所有自己的非边缘指定端口和自己的根端口启动TC While Timer，并重复上述的过程。