[发明专利]基于端口模型的三层及以上网络设备STP的实现方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于端口模型的三层及以上网络设备STP的实现方法，包括配置交换芯片的工作模式，使所述交换芯片以Special Tag方式运行：以Special Tag方式运行的交换芯片对从当前物理端口进入的数据帧进行添加Special Tag，并将带有Special Tag的数据帧进行发送；创建端口模型：根据所述交换芯片当前物理端口创建相应的虚拟端口；创建桥接模块的虚拟桥接口：将所述端口模型的虚拟端口和所述桥接模块进行绑定，作为桥接模块的虚拟桥接口，所述桥接模块对所述虚拟端口进行管理和控制。本发明抽象出每个物理端口，每个物理端口对应设置虚拟端口，虚拟端口同时作为桥模块的成员，桥接模块的STP的算法控制就相当于对设备实际物理端口的控制，很好地实现了设备STP功能。

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及了一种基于端口模型的三层及以上网络设备STP的实现方法及系统。

背景技术

目前，STP最主要的应用是为了避免局域网中的单点故障、网络回环，解决成环以太网网络的“广播风暴”问题，是一种网络保护技术，可以消除由于失误或者意外带来的循环连接。STP也提供了为网络提供备份连接的可能，也可与SDH保护配合构成以太环网的双重保护。STP通过在交换机之间传递一种特殊的协议报文，BPDU即网桥协议数据单元(Bridge Protocol Data Unit)，来确定网络的拓扑结构。BPDU有两种，配置BPDU和TCNBPDU，前者是用于计算无环的生成树的，后者则是用于在二层网络拓扑发生变化时产生用来缩短MAC表项的刷新时间的。

STP算法的基本思想就是按照树的结构构造网络的拓扑结构，树的根是一个称为根桥的桥设备，根桥的确立是由交换机或网桥的BID(BridgeID)确定的，BID最小的设备成为二层网络中的根桥。BID又是由网桥优先级和MAC地址构成，不同厂商的设备的网桥优先级的字节个数可能不同。由根桥开始，逐级形成一棵树，根桥定时发送配置BPDU，非根桥接收配置BPDU，刷新最佳BPDU并转发。这里的最佳BPDU指的是当前根桥所发送的BPDU。如果接收到了下级BPDU(新接入的设备会发送BPDU，但该设备的BID比当前根桥大)，接收到该下级BPDU的设备将会向新接入的设备发送自己存储的最佳BPDU，以告知其当前网络中根桥；如果接收到的BPDU更优，将会重新计算生成树拓扑。当非根桥在离上一次接收到最佳BPDU最长寿命(Max Age，默认20s)后还没有接收到最佳BPDU的时候，该端口将进入监听状态，该设备将产生TCN BPDU，并从根端口转发出去，从指定端口接收到TCN BPDU的上级设备将发送确认，然后再向上级设备发送TCN BPDU，此过程持续到根桥为止，然后根桥在其后发送的配置BPDU中将携带标记表明拓扑已发生变化，网络中的所有设备接收到后将CAM表项的刷新时间从300s缩短为15s，整个收敛的时间为50s左右。

STP算法实现当今已经非常成熟，Linux网桥模块中也完整的实现了此功能，这里不再赘述。本发明并非是实现或改进Linux系统下STP的算法，而是如何将这种算法应用到网络设备中，使网络设备具有STP功能。

目前，现有的网络设备对STP的实现方法有2种，一种单纯依靠网络设备中的二层芯片，把STP的算法与物理端口的映射表都由芯片实现，这种方法对于设备而言，配置简单，使用方便，但是提高了设备成本，而且对于没有使用这种高级芯片的三层设备，就无法实现了。另外一种是单纯的依靠Linux网桥模块STP算法模块实现，当前的Linux系统网桥模块STP算法可以实现对网桥的成员的STP操作，实现成员的状态检测、切换和控制等，但不是对设备实际物理端口的操作。这中间缺少一种桥梁，将设备的实际物理端口和Linux网桥模块的成员相互对应。在这种方式下，如果要将网桥的成员端口与设备的物理端口建立一一对应关系，行业有种做法是将每个端口划为一个VLAN，这样，就可以实现设备的STP功能了。但每个端口划为一个VLAN肯定会影响网络设备本身的VLAN功能，如果要求多物理端口属于同一VLAN，STP功能就无法实现了。

发明内容