[發(fā)明專利]一種提高快速生成樹協(xié)議收斂速度的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110229543.7
• 申請(qǐng)日: 2011-08-11
• 公開（公告）號(hào): CN102255758A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張研
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 神州數(shù)碼網(wǎng)絡(luò)（北京）有限公司
• 主分類號(hào): H04L12/24
• 分類號(hào): H04L12/24;H04L29/06
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 陳慧珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊領(lǐng)域，特別是指一種快速生成樹協(xié)議(RSTP)提高收斂速度的方法。

背景技術(shù)

局域網(wǎng)技術(shù)正是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)所在。近年來由于局域網(wǎng)規(guī)模的不斷增長，STP(Spanning-Tree?Protocol，生成樹協(xié)議，以下簡(jiǎn)稱STP)已經(jīng)成為了當(dāng)前最重要的局域網(wǎng)協(xié)議之一。STP是一個(gè)用于在局域網(wǎng)中消除環(huán)路的協(xié)議。運(yùn)行該協(xié)議的交換機(jī)通過彼此交互信息而發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)路，并適當(dāng)對(duì)某些端口進(jìn)行阻塞以消除環(huán)路。換句話說，STP協(xié)議構(gòu)造了一個(gè)包含局域網(wǎng)內(nèi)部所有二層交換機(jī)的一棵沒有環(huán)路的樹。樹上的所有節(jié)點(diǎn)都是屬于局域網(wǎng)的一臺(tái)交換機(jī)。

生成樹協(xié)議基于以下幾點(diǎn)：(1)有一個(gè)唯一的組地址(01-80-C2-00-00-00)標(biāo)識(shí)一個(gè)特定LAN上的所有的交換機(jī)。這個(gè)組地址能被所有的交換機(jī)識(shí)別；(2)每個(gè)交換機(jī)有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)(Bridge?Identifier)；(3)每個(gè)交換機(jī)的端口有一個(gè)唯一的端口標(biāo)識(shí)(Port?Identifier)。對(duì)生成樹的配置進(jìn)行管理還需要：對(duì)每個(gè)交換機(jī)調(diào)協(xié)一個(gè)相對(duì)的優(yōu)先級(jí)；對(duì)每個(gè)交換機(jī)的每個(gè)端口調(diào)協(xié)一個(gè)相對(duì)的優(yōu)先級(jí)；對(duì)每個(gè)端口調(diào)協(xié)一個(gè)路徑花費(fèi)。具有最高優(yōu)先級(jí)的交換機(jī)被稱為根(root)交換機(jī)。每個(gè)交換機(jī)端口都有一個(gè)根路徑花費(fèi)，根路徑花費(fèi)是該交換機(jī)到根交換機(jī)所經(jīng)過的各個(gè)跳段的路徑花費(fèi)的總和。一個(gè)交換機(jī)中根路徑花費(fèi)的值為最低的端口稱為根端口，若有多個(gè)端口具有相同的根路徑花費(fèi)，則具有最高優(yōu)先級(jí)的端口為根端口。在每個(gè)LAN中都有一個(gè)交換機(jī)被稱為選取(designated)交換機(jī)，它屬于該LAN中根路徑花費(fèi)最少的交換機(jī)。把LAN和選取交換機(jī)連接起來的端口就是LAN的選取端口(designated?port)。如果選取交換機(jī)中有兩個(gè)以上的端口連在這個(gè)LAN上，則具有最高優(yōu)先級(jí)的端口被選為選取端口。

電子和電氣工程師協(xié)會(huì)IEEE于2001年發(fā)布了802.1W標(biāo)準(zhǔn)，里面提出了一種新的更好的STP——RSTP，全稱為Rapid?Spanning-Tree?Protocol，詳細(xì)描述了該協(xié)議規(guī)范。RSTP協(xié)議基于STP協(xié)議，但是對(duì)原有協(xié)議做了更加細(xì)致的修改和補(bǔ)充。事實(shí)上，STP雖然能夠防止環(huán)路，但還是存在很多不足之處，其設(shè)計(jì)有一些細(xì)節(jié)考慮的并不周全，而本身采用的計(jì)時(shí)器機(jī)制又十分笨拙。此外，沒有對(duì)一些特殊的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，導(dǎo)致了協(xié)議整體上比較粗糙。而RSTP則是局域網(wǎng)中最精細(xì)的協(xié)議之一。

STP協(xié)議的不足主要表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：

首先，STP并沒有細(xì)致區(qū)分端口狀態(tài)和端口角色。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的優(yōu)劣往往取決于協(xié)議是否對(duì)各種情況加以細(xì)致區(qū)分。事實(shí)上，從用戶角度上看Listening、Learning和Blocking狀態(tài)是沒有區(qū)別的，都同樣不轉(zhuǎn)發(fā)用戶流量。從使用和配置上來講，端口之間最本質(zhì)的區(qū)別并不在于端口狀態(tài)，而是在于端口扮演的角色。根端口和指定端口也可能處于Listening狀態(tài)，也可能都處于Forwarding狀態(tài)。

其次，STP算法是被動(dòng)的算法，對(duì)網(wǎng)絡(luò)是否已經(jīng)達(dá)到收斂沒有一種反饋機(jī)制。對(duì)待拓?fù)渥兓幕镜姆椒ㄊ峭ㄖ鶚?，修改MAC地址表老化時(shí)間，自動(dòng)學(xué)習(xí)，確立新路徑。這種以計(jì)時(shí)器來等待的方式顯然是浪費(fèi)時(shí)間，響應(yīng)遲緩。

再次，STP的算法要求在穩(wěn)定拓?fù)淅?，根橋主?dòng)發(fā)出BPDU而其他交換機(jī)進(jìn)行中繼，這樣傳動(dòng)導(dǎo)致整個(gè)STP網(wǎng)絡(luò)的收斂時(shí)間比較長。

根據(jù)STP的不足，RSTP新增加了端口的角色概念。并且把端口屬性充分的按照狀態(tài)和角色分解，使得可以更加精確的描述端口。增加了Alternate端口和Backup端口。RSTP的狀態(tài)規(guī)范把原來的5種狀態(tài)縮減為3種：Forwarding、Learning、Discarding，更好的精簡(jiǎn)了協(xié)議。