專利名稱：一種基于rstp改進(jìn)型單環(huán)路冗余備份的實(shí)現(xiàn)的制作方法
一種基于RSTP改進(jìn)型單環(huán)路冗余備份的實(shí)現(xiàn)所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種基于RSTP改進(jìn)型單環(huán)路冗余備份的實(shí)現(xiàn)。在工業(yè)通信領(lǐng)域，環(huán)路冗余備份一直是一個(gè)十分重要的課題。常用的鏈路冗余備份的方式有端口匯聚(TRUNK)、環(huán)路備份等等，一種基于RSTP改進(jìn)型單環(huán)路冗余備份的實(shí)現(xiàn)基于環(huán)路備份的思想，在標(biāo)準(zhǔn)RSTP協(xié)議的基礎(chǔ)上，對根橋選舉的過程以及狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)化機(jī)制進(jìn)行徹底的改寫，使RSTP僅僅實(shí)現(xiàn)單環(huán)路的鏈路冗余備份功能，同時(shí)使RSTP的自愈時(shí)間大大縮短。經(jīng)過測試，一種基于RSTP改進(jìn)型單環(huán)路冗余備份的實(shí)現(xiàn)能夠達(dá)到4臺交換機(jī)組成單環(huán)路網(wǎng)絡(luò)，理論自愈時(shí)間控制在15ms左右的效果，大大提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
背景技術(shù)：
目前最通用的環(huán)路備份協(xié)議是RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol,快速生成樹協(xié)議)，RSTP從STP (Spanning Tree Protocol，生成樹協(xié)議)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。RSTP能夠在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化的情況下，以更快的速率進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)收斂，通過相關(guān)的算法，將很復(fù)雜的環(huán)路網(wǎng)絡(luò)“修剪”成樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，已達(dá)到鏈路冗余備份的目的。正是由于RSTP能夠支持很復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此RSTP主要存在以下兩點(diǎn)缺陷。第一點(diǎn)缺陷由于整個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)最終會(huì)成為一棵生成樹，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較大的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致較長的收斂時(shí)間，拓?fù)涓淖兊挠绊懨嬉草^大。第二點(diǎn)缺陷在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對稱的情況下，單生成樹不會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)短暫不能通信的情況。但是，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不對稱的時(shí)候，單生成樹就會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的連通性，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間會(huì)出現(xiàn)數(shù)秒甚至數(shù)十秒的無法通信的情況。這種情況在大型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(例如城域網(wǎng))中，會(huì)造成極大的帶寬浪費(fèi)。一種基于RSTP改進(jìn)型單環(huán)路冗余備份的實(shí)現(xiàn)正是針對RSTP的以上兩點(diǎn)缺陷，對RSTP的算法進(jìn)行徹底的改寫，使RSTP僅僅實(shí)現(xiàn)單環(huán)路的鏈路冗余備份功能，大大縮短網(wǎng)絡(luò)收斂時(shí)間，提供更實(shí)用、更可靠的鏈路冗余備份的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了提供一種基于RSTP協(xié)議的改進(jìn)型單環(huán)路實(shí)現(xiàn)，僅僅支持單環(huán)路，可以使環(huán)路網(wǎng)絡(luò)的收斂時(shí)間大大縮短，從而提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。經(jīng)過改進(jìn)的RSTP算法，不再支持多種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)連接方式，僅僅支持單個(gè)環(huán)路的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。不再支持復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)連接方式，意味著不需要很復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)交換和狀態(tài)切換算法，可以縮短整個(gè)環(huán)路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的收斂時(shí)間。本發(fā)明仍然采用RSTP的BPDU結(jié)構(gòu)，但是此算法不能夠與標(biāo)準(zhǔn)的RSTP協(xié)議相兼容，因?yàn)楸景l(fā)明中對RSTP的算法做了徹底的改進(jìn)。在本發(fā)明中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備會(huì)間隔IOms的時(shí)間，去檢查本身端口的連接狀態(tài)是否發(fā)生了改變，這對加快網(wǎng)絡(luò)收斂時(shí)間有著至關(guān)重要的作用。在本發(fā)明中，需要明確兩個(gè)概念設(shè)備角色和端口狀態(tài)。設(shè)備角色有兩種角色，第一種是普通網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，第二種是根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。端口狀態(tài)分為三種狀態(tài)，禁用狀態(tài)(DISABLED)、阻塞狀態(tài)(BLOCK)、轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)(FORWARD)。普通網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相對于根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備而言，普通網(wǎng)絡(luò)設(shè)備只用轉(zhuǎn)發(fā)BPDU報(bào)文，最終所有的組環(huán)端口都會(huì)被置為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備只會(huì)存在于最后一個(gè)link up的網(wǎng)線的兩端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的某一臺之中，當(dāng)單環(huán)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定之后，阻塞端口只會(huì)存在于根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上。禁用狀態(tài)、阻塞狀態(tài)、轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)都是相對于組環(huán)端口而言。禁用狀態(tài)指端口無法收發(fā)任何數(shù)據(jù)報(bào)文；阻塞狀態(tài)指端口只可以收發(fā)BPDU數(shù)據(jù)報(bào)文，其它類型的數(shù)據(jù)報(bào)文都會(huì)被丟棄；轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)指端口可以轉(zhuǎn)發(fā)任何類型的數(shù)據(jù)報(bào)文。為了防止網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備初始化的時(shí)候，所有的成環(huán)端口會(huì)被置為禁用狀態(tài)(DISABLED)。

在單環(huán)路形成的情況下，相對于RSTP中根橋選舉的算法，本發(fā)明不再進(jìn)行全網(wǎng)設(shè)備的選舉，而將根橋局限于所有成環(huán)端口都是link up狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之中。當(dāng)某臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的成環(huán)端口都處于link up狀態(tài)的情況下,就會(huì)發(fā)送link up報(bào)文，同時(shí)將link up的端口置為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。當(dāng)link up的BPDU報(bào)文被其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備收到之后，將會(huì)進(jìn)行一次MAC地址的比較，若收到的BPDU報(bào)文中的MAC地址較小，將此BPDU包從其它端口轉(zhuǎn)發(fā)出去，同時(shí)將該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中被阻塞的端口置為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)；否則，僅僅將此BPDU包從其它端口轉(zhuǎn)發(fā)出去，而不做端口狀態(tài)的切換。以此類推，在所有端口都處于link up狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，MAC地址小的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中最后link up的端口將會(huì)被阻塞，其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的link up端口都會(huì)被置為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。在這個(gè)過程當(dāng)中，一種基于RSTP改進(jìn)型單環(huán)路鏈路冗余備份的實(shí)現(xiàn)主要完成了兩項(xiàng)重要工作第一，從所有環(huán)網(wǎng)口都處于link up狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，選擇出了MAC地址相對最小的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備作為根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；第二，將根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中最后一個(gè)處于linkup狀態(tài)的組環(huán)端口置為阻塞狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)中其余網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的成環(huán)端口置為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。在單環(huán)路形成后，某一條鏈路斷開，此時(shí)，需要將之前被阻塞的組環(huán)端口置為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，這樣就可以達(dá)到鏈路冗余備份的目的。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的某一臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的某一個(gè)組環(huán)端口斷開時(shí)，該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備檢測到本設(shè)備的組環(huán)端口處于link down狀態(tài)之后，首先會(huì)檢查自己在網(wǎng)絡(luò)中的角色，即是否是根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如果自身是根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，會(huì)立即將本網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中被阻塞掉的端口置為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，同時(shí)將自身根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的角色恢復(fù)成普通網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；如果自身不是根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，就會(huì)向自身所有組環(huán)端口發(fā)送link down的BPDU報(bào)文，通知其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備環(huán)網(wǎng)鏈路已經(jīng)被破壞，需要根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將阻塞端口恢復(fù)成轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，以保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的連通性。當(dāng)普通網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(非根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)收到此link down的BPDU報(bào)文之后，會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)該BPDU報(bào)文；當(dāng)根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備收到此link down的BPDU報(bào)文之后，就會(huì)將自身角色從根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備轉(zhuǎn)變成普通網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，同時(shí)將阻塞端口置為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。在這個(gè)過程中，一種基于RSTP改進(jìn)型單環(huán)路鏈路冗余備份的實(shí)現(xiàn)主要完成的工作是將根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備恢復(fù)成普通網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，同時(shí)將阻塞端口置為轉(zhuǎn)發(fā)端口，快速恢復(fù)整個(gè)鏈路的連通性。


附圖中圖I是單環(huán)路網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組環(huán)端口狀態(tài)圖。附圖中圖2是單環(huán)路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)自愈流程圖。附圖中圖3是單環(huán)路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)自愈結(jié)果圖。
具體實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)施方案如下(I)創(chuàng)建基于標(biāo)準(zhǔn)RSTP的結(jié)構(gòu)體，此結(jié)構(gòu)體定義了 BPDU數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)內(nèi)容，同時(shí)在此結(jié)構(gòu)體中增加標(biāo)識指示數(shù)據(jù)包入端口的字段，方便對具體的組環(huán)端口的狀態(tài)進(jìn)行切換。(2)創(chuàng)建一個(gè)基于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的socket，使用這個(gè)socket偵聽RSTP的BPDU數(shù)據(jù)包，并發(fā)送RSTP的BPDU數(shù)據(jù)包。在調(diào)用socket函數(shù)創(chuàng)建socket時(shí)使用的三個(gè)參數(shù)AF_INET, S0CK_PACKET,0x7081。(3)每隔IOms去掃描一下組環(huán)端口的端口狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)組環(huán)端口 link up,發(fā)送link up包通知其它交換機(jī)；如果發(fā)現(xiàn)組環(huán)端口 link down發(fā)送link down包通知其它交 換機(jī)。(4)在選定根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)，將根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的上最后的一個(gè)link up端口置為阻塞狀態(tài)，其余端口(包括普通交換機(jī))置為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。(5)當(dāng)單環(huán)路環(huán)網(wǎng)進(jìn)程啟動(dòng)時(shí)，需要將CPU 口和RSTP MAC添加至MAC地址表，當(dāng)單環(huán)路環(huán)網(wǎng)進(jìn)程被殺死時(shí)，需要將RSTP MAC從MAC地址表中刪除。
權(quán)利要求
1.一種基于RSTP改進(jìn)型單環(huán)路冗余備份的實(shí)現(xiàn)，該實(shí)現(xiàn)的特殊之處在于基于標(biāo)準(zhǔn)RSTP協(xié)議，但是與標(biāo)準(zhǔn)RSTP無法兼容，該實(shí)現(xiàn)僅僅支持單環(huán)路。
2.一種基于RSTP改進(jìn)型單環(huán)路冗余備份的實(shí)現(xiàn)，在選舉根橋的過程中，使根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的選舉僅僅局限于兩臺交換機(jī)之間。
3.一種基于RSTP改進(jìn)型單環(huán)路冗余備份的實(shí)現(xiàn)，在該鏈路冗余備份算法中，每隔IOms掃描一次端口連接，端口連接發(fā)生變化時(shí)，才發(fā)送BPDU報(bào)文，決定是阻塞根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端口或者恢復(fù)根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端口為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種基于RSTP改進(jìn)型單環(huán)路冗余備份的實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明采用了基于環(huán)路備份的思想，對RSTP的根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的選舉和自愈算法進(jìn)行了徹底的改寫。將根網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的選舉局限于最后一根成環(huán)網(wǎng)線link up后的兩端交換機(jī)之間，在環(huán)路形成后組環(huán)端口只是在阻塞狀態(tài)和轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)之間進(jìn)行切換，端口在發(fā)生連接變化才會(huì)發(fā)送RSTP BPDU報(bào)文，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定后并不再發(fā)送RSTP BPDU報(bào)文。這樣就可以大大縮短環(huán)網(wǎng)的自愈時(shí)間，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
文檔編號H04L12/24GK102761451SQ20121028226
公開日2012年10月31日 申請日期2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月9日
發(fā)明者周厚明, 楊志 申請人:武漢邁威實(shí)達(dá)軟件有限公司