[发明专利]一种处理生成树协议报文的方法和交换机

说明书

技术领域

本发明涉及二层交换网络通信技术，特别是涉及一种处理生成树协议报文的方法和交换机。

背景技术

二层网络中交换机并不能像路由器一样明确数据报文可以经过多少次转发，一旦网络存在环路，就会造成数据报文在环路内不断循环和增生而产生广播风暴。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(STP，Spanning Tree Protocol)、快速生成树协议(RSTP，Rapid Spanning TreeProtocol)以及多生成树协议(MSTP，Multiple Spanning Tree Protocol)等。运行生成树协议的交换机可以通过彼此交互而发现网络中的环路，并适当地对某些端口进行阻塞以消除环路，最终将环路网络修剪成无环路的树型网络，从而避免数据报文在环路网络中不断增生和无限循环。

将环路网络修剪成无环路的树型网络的过程其实就是选举生成树的根、确定设备各端口角色以及端口状态等过程。具体地说，环路网络中的所有交换机先将自身作为生成树的根向与自身连接的其它交换机发送生成树协议报文，并在接收到其它交换机发送的生成树协议报文时，按照生成树协议对报文进行处理，即：端口角色选择、端口角色迁移以及端口状态迁移等。这里所述生成树的根可以指STP或RSTP生成树的根，也可以指MSTP域内生成树的域根，根和域根通常也称为根桥，是全网或域内优先级最高的设备，而其他设备则称为非根桥。所述端口可以分为根端口、指定端口、备选端口等角色，其中，根端口是离生成树的根最近的端口，负责与根进行通讯；指定端口是负责向自身下游设备发送报文的端口；而备选端口则可以作为根端口的备用端口。各种端口还可以按照生成树协议的规定具有不同的状态，如阻塞状态、学习状态、转发状态等。当然，从环路网络到无环路的树型网络可能会经过较长的时间，生成树的根、设备端口角色以及端口状态等可能会反复变化，直到网络稳定。比如：设备A的端口1原来处于转发状态，如果设备A在接收到某个报文后确定应该将该端口1设定为备选端口，则可以将端口1从转发状态迁移到阻塞状态。此后，如果在接收到另外一个报文后确定应该将端口1设定为指定端口，则在协议允许的情况下，又可以将端口1从阻塞状态迁移到转发状态。总之，生成树协议处理报文的情况比较复杂，具体如何通过交互选举生成树的根，如何确定各个端口的角色，如何进行端口状态迁移等情况可以参见现有的生成树协议，此处不再赘述。

生成树构造完成之后，根端口和指定端口处于转发状态，备选端口处于阻塞状态，数据报文就可以沿着生成树，即通过处于转发状态的根端口和指定端口逐级进行转发。但如果生成树的根发生了切换，就需要重新构造生成树，并使数据报文沿着新的生成树进行转发。

在重新构造生成树的过程中，由于STP规定了指定的根端口和指定端口需要经过一定的延时之后才能进入转发状态，通常不会引起环路。而RSTP和MSTP可以对端口状态进行快速迁移，所以在重新构造生成树的过程中，就有可能将阻塞状态的端口直接迁移成转发状态，从而形成环路，引起瞬间的广播风暴。

下面以MSTP为例说明在重新构造生成树的过程中形成环路的现象：

图1是重新构造之前MSTP域内生成树的示意图。如图1所示，该域包括A1、A2和A3共三个交换机，A1的默认优先级最高，A2的默认优先级次之，A3的默认优先级最低。在构造生成树时，假设将默认优先级最低的A3配置为域根。生成树构造完之后，假设PA31、PA32、PA11为指定端口，处于转发状态；PA12、PA22为根端口，也处于转发状态；PA21为备选端口，处于阻塞状态。也就是说，利用MSTP协议将生成树构造完之后，由于交换机A2的备选端口处于阻塞状态，不允许转发数据报文，从而将这个环路网络修剪成了一个无环网络。

此后，如果取消A3作为域根的配置，恢复A3的默认优先级，A3将通过端口PA31向A1发送携带默认优先级信息的MSTP报文，通过端口PA32向A2发送携带默认优先级信息的MSTP报文，A1和A2可以从接收到的MSTP报文中确定A3的优先级不再是网络中最高的优先级，不应该继续作为域根，从而引发生成树的重新构造过程。