[發明專利]一種自組分域冗余轉發交換機

有效

• 申請號: 201310001731.3
• 申請日: 2013-01-05
• 公開（公告）號: CN103067283B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 張龍
• 申請（專利權）人: 浪潮電子信息產業股份有限公司
• 主分類號: H04L12/753
• 分類號: H04L12/753;H04L12/931;H04L12/741;H04L12/703;H04L12/46
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明涉及一種生成樹技術領域，具體地說是一種自組分域冗余轉發交換機。

背景技術

生成樹協議是一種二層管理協議，它通過有選擇性地阻塞網絡冗余鏈路來達到消除網絡二層環路的目的，同時具備鏈路的備份功能。生成樹協議包括，IEEE 802.1D生成樹協議（STP）、IEEE 802.1w快速生成樹協議（簡寫：RSTP，英文全稱 rapid spanning Tree Protocol）、以及IEEE 802.1q多生成樹協議（MSTP）。STP協議中定義了根橋（Root Bridge）、根端口（Root Port）、指定端口（Designated Port）、路徑開銷（Path Cost）等概念，通過構造一棵自然樹的方法達到裁剪冗余環路的目的，同時實現鏈路備份和路徑最優化。

當拓撲發生變化時，如鏈路故障或者有新的設備添加到拓撲中，新的配置消息要經過一定的時延才能傳播到整個網絡，生成樹協議需要根據新的變化重新進行收斂計算過程。收斂過程包括從根橋到所有的橋計算新的生成樹以及將某些橋端口指定為“轉發”或“丟棄”。通過該收斂過程，提供了無環回的拓撲。

RSTP為根端口和指定端口設置了快速切換用的替換端口（Alternate Port）和備份端口（Backup Port）兩種角色，當根端口/指定端口失效的情況下，替換端口/備份端口就會無時延地進入轉發狀態，同時，兩個交換端口的點對點鏈路中，指定端口只需與下游網橋進行一次握手就可以無時延地進入轉發。這樣RSTP加快了建立生成樹的收斂時間。

MSTP將快速生成樹協議和虛擬局域網（VLAN)技術二者的最好方面結合了起來。 在MSTP中，可以將若干VLAN映射到單一生成樹實例，這里稱作 MST實例（MSTI)，并且每個生成樹實例獨立于其他生成樹實例。每個MSTI由一個區域中本地有意義的MSTI號碼來識別；MSTI不跨越MST區域。這種方式為數據業務量提供了多個轉發路經，支持了負載平衡，并減少了支持大量VLAN所需的生成樹實例的數目。

生成樹協議能夠解決網絡環路問題，但是有些端口被阻塞，造成網絡帶寬浪費。生成樹協議數據單元BPDU（BPDU是運行STP的交換機之間交換的消息幀）在快速生成樹協議RSTP每個交換機之間傳送信息；其結構包括根ID、根路徑代價、指定的橋ID、指定的端口ID、端口ID；每一個端口接收到BPDU后，將與自已保持BPDU向量進行比較；如果接收到的BPDU信息優先于端口保存向量信息，那么將觸發重新計算所有端口角色〔例如，根端口、指定端口、備份端口和替代端口〕，即重新生成一顆新的端口樹；包括在生成的樹中選擇一個根橋、每個橋上的根端口、每個鏈路或指定端口、替代端口、備份端口；根橋具有最低的橋標識符，根端口提供到根橋的最短矩離，替代端口和備份端口將在在其它網絡部件故障的情況下連通；任何端口可以處于轉發（forwarding）、丟棄（discarding）或學習（learning）狀態中。

處于丟棄（discarding）狀態的端口只有旁邊的鏈路斷開，該端口才能切換成轉發狀態進行報文傳遞；正常情況下，丟棄狀態的端口不進行報文傳遞。如圖1所示，生成樹是根據當前端口到root之間路徑花費作為衡量，對于sw2端口與sw1端口之間路徑是最優的。但是由于sw3端口A處于discarding狀態（阻斷），局部路徑如端口sw2和端口sw3之間路徑并不是最優，端口sw2和端口sw3之間的通信需要通過端口sw1和端口sw4才能進行，所以這樣沒有充分利用鏈路資源，造成帶寬浪費。

發明內容

本發明的技術任務是提供一種采用優化數據鏈路層二層局部鏈路的方法減少網絡路徑中阻塞的端口，針對每一條報文選取最佳的轉發路徑，同環路鏈路和主鏈路可以負載均衡，可有效使用帶寬資源同時又不會引起轉發混亂以及廣播風暴的一種自組分域冗余轉發交換機。

本發明的技術任務是按以下方式實現的，生成樹由交換機生成，生成樹中二層MAC地址轉發表里包含了MAC地址與轉發端口對應關系，即二層MAC地址轉發表包括MAC地址、端口所屬的VLAN ID、轉發出端口的端口號，在MAC地址轉發表的表項中增加了輔助優先轉發出端口的端口號，轉發出端口由生成樹中的轉發（forwarding）端口構成，輔助優先轉發出端口由生成樹中的涉及（Involving）端口組成，輔助優先轉發出端口的端口號用來記錄和選擇局部鏈路中報文較快的轉發路徑；生成樹由交換機自組分域生成。