[發明專利]單環網絡拓撲重建方法及系統

無效

• 申請號: 200910167562.4
• 申請日: 2009-08-25
• 公開（公告）號: CN101997735A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 張愷;冷衛杰
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: H04L12/26
• 分類號: H04L12/26;H04L12/42
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及通信領域，具體而言，涉及一種單環網絡拓撲重建方法及系統。

背景技術

生成樹協議(Spanning-Tree?Protocol，簡稱為STP)是一種兩層協議，通過一種專用的算法來發現網絡中的物理環路，并產生一個邏輯的無環(loop-free)拓撲結構。生成樹協議的主要功能包括：

(1)維持一個無環路的網絡，避免網絡風暴，如果一個設備在拓撲中發現一個回路，它將阻塞一個或多個冗余的端口，使環形拓撲轉變成樹形拓撲。

(2)當網絡拓撲發生變化時，生成樹協議將重新配置交換機的各個端口以避免鏈接丟失或者出現新的回路。

STP實施以上兩項功能的示意圖可以參見圖1，圖1為相關技術中基于STP協議的網絡拓撲重建過程的示意圖。如圖1所示，開始的環狀網絡拓撲轉換成了樹形拓撲，即由圖1中的第一附圖轉換成第二附圖的形式。當節點G，E之間的鏈路出現故障的時候，開始網絡拓撲重建的過程，網絡拓撲結構由第二附圖轉變成了第三副圖的形式。

為了清楚了解STP協議，首先介紹STP中幾個關鍵的概念，(1)根橋、(2)根端口、(3)選取端口。可以參見圖1，根橋是樹形結構的根節點，即圖1中所示節點A；根端口是非根橋上向根橋方向即父節點轉發數據幀的端口，每個非根橋上只有一個根端口，例如，圖1中所示的節點B的兩個端口中與節點A連接鏈路的端口(圖中所示端口R)；選取端口是根橋或非根橋向子節點方向轉發數據的端口，例如，節點B的另一端口(圖中所示端口D)。其中，根橋(節點A)的所有端口都是選取端口。在STP協議中，各個節點的角色和節點中端口的狀態是選舉產生的，選舉過程就是通過BPDU將各個節點的一些參數進行比較，從而選出根橋，根端口和選取端口。STP協議中規定了端口的四種狀態：阻塞狀態(blocking)，監聽狀態(listening)，學習狀態(learning)和前向狀態(又可稱轉發數據狀態，forwording)，blocking是阻塞狀態不能轉發數據，forwarding是可以轉發數據的狀態，其它兩個狀態時從blocking轉換到forwarding狀態的中間狀態，STP規定只用根端口和選取端口可以轉發數據，所以將根端口和選取端口賦予forwarding狀態，其它端口都是blocking狀態，各個節點的端口狀態穩定后，拓撲建立的過程也就完成了。現行的標準STP協議遵循IEEE?802.1D標準，具體的選舉過程請參看標準。除了這幾個關鍵的概念之外，STP協議還規定了幾個關鍵的時間參數：

(1)hello?time：發送標準網橋協議數據單元(Bridge?Protocol?Data?Unit，簡稱為BPDU)消息的間隔；

(2)forward?delay：轉發延遲，STP協議規定了端口的四種狀態：blocking，listening，learning和forwording。forwarding?delay是listening或learning狀態的持續時間。缺省值為15s。

(3)max?age：最大存活周期，BPDU消息的最大有效時間。缺省值為20s。

STP使用上述時間參數，控制標準BPDU消息的發送，狀態的轉換和判斷何時進行拓撲的重建。

標準STP協議的突出問題是當拓撲發生變化時收斂時間過長。根據STP協議，拓撲重建流程如下：假設現在有三個運行stp協議的網橋，它們如圖2所示連接成環網，選舉過程完成后，網橋C的P1端口成為blocking狀態。若連接A和C的鏈路發生故障，則C的P2端口接收不到標準BPDU消息，導致P2端口的標準BPDU消息存儲時間超過max?age，網橋C重新進行選舉過程。此時，根據STP協議P1將被選舉為指定端口，這樣，P1將從blocking狀態轉換成forwarding狀態，根據如圖3所示的狀態轉換圖，此間要經歷兩個forwarding?delay的時間。可見按照標準STP協議，按缺省值計算拓撲重建最多需要50s的時間。