專(zhuān)利名稱(chēng)：一種自組分域冗余轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生成樹(shù)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種自組分域冗余轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)。
背景技術(shù)：
生成樹(shù)協(xié)議是一種二層管理協(xié)議，它通過(guò)有選擇性地阻塞網(wǎng)絡(luò)冗余鏈路來(lái)達(dá)到消除網(wǎng)絡(luò)二層環(huán)路的目的，同時(shí)具備鏈路的備份功能。生成樹(shù)協(xié)議包括，IEEE 802.1D生成樹(shù)協(xié)議(STP)、IEEE 802.1w快速生成樹(shù)協(xié)議(簡(jiǎn)寫(xiě)RSTP,英文全稱(chēng)rapid spanningTree Protocol)、以及IEEE 802.1q多生成樹(shù)協(xié)議(MSTP)。STP協(xié)議中定義了根橋(RootBridge)、根端口(Root Port)、指定端口(Designated Port)、路徑開(kāi)銷(xiāo)(Path Cost)等概念，通過(guò)構(gòu)造一棵自然樹(shù)的方法達(dá)到裁剪冗余環(huán)路的目的，同時(shí)實(shí)現(xiàn)鏈路備份和路徑最優(yōu)化。當(dāng)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，如鏈路故障或者有新的設(shè)備添加到拓?fù)渲?，新的配置消息要?jīng)過(guò)一定的時(shí)延才能傳播到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，生成樹(shù)協(xié)議需要根據(jù)新的變化重新進(jìn)行收斂計(jì)算過(guò)程。收斂過(guò)程包括從根橋到所有的橋計(jì)算新的生成樹(shù)以及將某些橋端口指定為“轉(zhuǎn)發(fā)”或“丟棄”。通過(guò)該收斂過(guò)程，提供了無(wú)環(huán)回的拓?fù)?。RSTP為根端口和指定端口設(shè)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(dāng)根端口 /指定端口失效的情況下,替換端口 /備份端口就會(huì)無(wú)時(shí)延地進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，同時(shí)，兩個(gè)交換端口的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路中，指定端口只需與下游網(wǎng)橋進(jìn)行一次握手就可以無(wú)時(shí)延地進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)。這樣RSTP加快了建立生成樹(shù)的收斂時(shí)間。MSTP將快速生成樹(shù)協(xié)議和虛擬局域網(wǎng)(VLAN)技術(shù)二者的最好方面結(jié)合了起來(lái)。在MSTP中，可以將若干VLAN映射到單一生成樹(shù)實(shí)例，這里稱(chēng)作MST實(shí)例(MSTI)，并且每個(gè)生成樹(shù)實(shí)例獨(dú)立于其他生成樹(shù)實(shí)例。每個(gè)MSTI由一個(gè)區(qū)域中本地有意義的MSTI號(hào)碼來(lái)識(shí)別；MSTI不跨越MST區(qū)域。這種方式為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量提供了多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)路經(jīng)，支持了負(fù)載平衡，并減少了支持大量VLAN所需的生成樹(shù)實(shí)例的數(shù)目。生成樹(shù)協(xié)議能夠解決網(wǎng)絡(luò)環(huán)路問(wèn)題，但是有些端口被阻塞，造成網(wǎng)絡(luò)帶寬浪費(fèi)。生成樹(shù)協(xié)議數(shù)據(jù)單元BPDU (BPDU是運(yùn)行STP的交換機(jī)之間交換的消息幀)在快速生成樹(shù)協(xié)議RSTP每個(gè)交換機(jī)之間傳送信息；其結(jié)構(gòu)包括根ID、根路徑代價(jià)、指定的橋ID、指定的端口ID、端口 ID ;每一個(gè)端口接收到BPDU后，將與自已保持BPDU向量進(jìn)行比較；如果接收到的BPDU信息優(yōu)先于端口保存向量信息，那么將觸發(fā)重新計(jì)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(shù)；包括在生成的樹(shù)中選擇一個(gè)根橋、每個(gè)橋上的根端口、每個(gè)鏈路或指定端口、替代端口、備份端口 ；根橋具有最低的橋標(biāo)識(shí)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(wǎng)絡(luò)部件故障的情況下連通；任何端口可以 處于轉(zhuǎn)發(fā)(forwarding)、丟棄(discarding)或?qū)W習(xí)(learning)狀態(tài)中。
處于丟棄(discarding)狀態(tài)的端口只有旁邊的鏈路斷開(kāi),該端口才能切換成轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)進(jìn)行報(bào)文傳遞；正常情況下，丟棄狀態(tài)的端口不進(jìn)行報(bào)文傳遞。如圖1所示，生成樹(shù)是根據(jù)當(dāng)前端口到root之間路徑花費(fèi)作為衡量，對(duì)于sw2端口與swl端口之間路徑是最優(yōu)的。但是由于sw3端口 A處于discarding狀態(tài)(阻斷),局部路徑如端口 sw2和端口 sw3之間路徑并不是最優(yōu)，端口 sw2和端口 sw3之間的通信需要通過(guò)端口 swl和端口 sw4才能進(jìn)行，所以這樣沒(méi)有充分利用鏈路資源，造成帶寬浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是提供一種采用優(yōu)化數(shù)據(jù)鏈路層二層局部鏈路的方法減少網(wǎng)絡(luò)路徑中阻塞的端口，針對(duì)每一條報(bào)文選取最佳的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，同環(huán)路鏈路和主鏈路可以負(fù)載均衡，可有效使用帶寬資源同時(shí)又不會(huì)引起轉(zhuǎn)發(fā)混亂以及廣播風(fēng)暴的一種自組分域冗余轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)。本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是按以下方式實(shí)現(xiàn)的，生成樹(shù)由交換機(jī)生成，生成樹(shù)中二層MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表里包含了 MAC地址與轉(zhuǎn)發(fā)端口對(duì)應(yīng)關(guān)系，即二層MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表包括MAC地址、端口所屬的VLAN ID、轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)，在MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表的表項(xiàng)中增加了輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)，轉(zhuǎn)發(fā)出端口由生成樹(shù)中的轉(zhuǎn)發(fā)(forwarding)端口構(gòu)成,輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口由生成樹(shù)中的涉及(Invo lving)端口組成,輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)用來(lái)記錄和選擇局部鏈路中報(bào)文較快的轉(zhuǎn)發(fā)路徑；生成樹(shù)由交換機(jī)自組分域生成。 生成樹(shù)中當(dāng)端口處于丟棄(discarding)狀態(tài),此時(shí)端口可以接受廣播報(bào)文，但不傳遞廣播報(bào)文；當(dāng)二層交換機(jī)接受到廣播報(bào)文時(shí)，如果報(bào)文來(lái)自丟棄(discarding)狀態(tài)的端口，首先根據(jù)源mac地址查找二層MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表中轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)項(xiàng)是否有信息，如果有則保持原有態(tài)；如果轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)項(xiàng)為空，那么進(jìn)一步查看輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)信息，如果有，保持原有狀態(tài)；如果輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)信息也為空，這時(shí)將輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)的信息置為該端口，同時(shí)端口信息由丟棄(discarding)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成涉及(Involving)狀態(tài)，處于涉及(Involving)狀態(tài)的端口不參與生成樹(shù)的計(jì)算，也不學(xué)習(xí)鏈路信息，但學(xué)習(xí)廣播報(bào)文的信息；這樣保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的沒(méi)有環(huán)路不產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴；當(dāng)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)查詢二層MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表，如果有輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)信息時(shí)，優(yōu)先從輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口轉(zhuǎn)發(fā)出去，這樣保證最優(yōu)鏈路的使用；當(dāng)輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口繁忙時(shí)，可以從轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)項(xiàng)指示的路徑轉(zhuǎn)發(fā)，這樣形成二層鏈路的負(fù)載均衡，更加有效利用的帶寬。當(dāng)端口從涉及(Involving)狀態(tài)切換成轉(zhuǎn)發(fā)(forwarding)狀態(tài)時(shí)，與該端口的對(duì)應(yīng)輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)都置空，保證另外的局部?jī)?yōu)先的鏈路的建立。生成樹(shù)由交換機(jī)自組分域生成的具體步驟為
(1)、交換機(jī)與鄰近的交換機(jī)建立域子樹(shù)交換機(jī)先向鄰近的交換機(jī)域申請(qǐng)建立域子樹(shù)，當(dāng)某一交換機(jī)域子樹(shù)的交換機(jī)數(shù)目多時(shí)，申請(qǐng)的交換機(jī)不能加入該交換機(jī)域，這時(shí)交換機(jī)向另外鄰近的交換機(jī)域提出申請(qǐng)，直到申請(qǐng)成功加入交換機(jī)域，如果鄰近的交換機(jī)域都不能接收該交換機(jī)，那么該交換機(jī)將生成一個(gè)新的交換機(jī)域；
(2)、域子樹(shù)建立后將建立域間樹(shù)連接兩個(gè)或多個(gè)域子樹(shù)之間的交換機(jī)成為邊界交換機(jī)，各個(gè)域子樹(shù)看成一臺(tái)邏輯交換機(jī)，將邊界交換機(jī)的端口看成邏輯交換機(jī)的端口，這樣在邊界交換機(jī)建立一顆邏輯樹(shù)，實(shí)現(xiàn)域間樹(shù)的建立，把各個(gè)邏輯樹(shù)相連起來(lái)；(3 )、域間樹(shù)和域子樹(shù)共同形成一顆無(wú)環(huán)生成樹(shù)。本發(fā)明與STP和RSTP技術(shù)兼容，可以混合搭建無(wú)環(huán)網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的一種自組分域冗余轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)采用優(yōu)化數(shù)據(jù)鏈路層二層局部鏈路的方法減少網(wǎng)絡(luò)路徑中阻塞的端口，針對(duì)每一條報(bào)文選取最佳的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，同環(huán)路鏈路和主鏈路可以負(fù)載均衡，可有效使用帶寬資源同時(shí)又不會(huì)引起轉(zhuǎn)發(fā)混亂以及廣播風(fēng)暴；因而，具有很好的推廣使用價(jià)值。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。附圖1為現(xiàn)有技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)路徑中局部鏈路沒(méi)有優(yōu)化的路徑情景；
附圖2為一種自組分域冗余轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)的新交換機(jī)加入或新建交換機(jī)域的流程圖； 附圖3為一種自組分域冗余轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)的域子樹(shù)及邊界節(jié)點(diǎn)圖。
具體實(shí)施例方式參照說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的一種自組分域冗余轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)作以下詳細(xì)地說(shuō)明。實(shí)施例 本發(fā)明的一種自組分域冗余轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)，生成樹(shù)由交換機(jī)生成，生成樹(shù)中二層MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表里包含了 MAC地址與轉(zhuǎn)發(fā)端口對(duì)應(yīng)關(guān)系，即二層MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表包括MAC地址、端口所屬的VLAN ID、轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)，在MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表的表項(xiàng)中增加了輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)，轉(zhuǎn)發(fā)出端口由生成樹(shù)中的轉(zhuǎn)發(fā)(forwarding)端口構(gòu)成,輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口由生成樹(shù)中的涉及(Involving)端口組成,輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)用來(lái)記錄和選擇局部鏈路中報(bào)文較快的轉(zhuǎn)發(fā)路徑；生成樹(shù)由交換機(jī)自組分域生成。如下表I為二層MAC
權(quán)利要求
1.一種自組分域冗余轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)，生成樹(shù)由交換機(jī)生成，生成樹(shù)中二層MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表里包含了 MAC地址與轉(zhuǎn)發(fā)端口對(duì)應(yīng)關(guān)系，即二層MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表包括MAC地址、端口所屬的VLAN ID、轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)，其特征在于在MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表的表項(xiàng)中增加了輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)，轉(zhuǎn)發(fā)出端口由生成樹(shù)中的轉(zhuǎn)發(fā)端口構(gòu)成，輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口由生成樹(shù)中的涉及端口組成，輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)用來(lái)記錄和選擇局部鏈路中報(bào)文較快的轉(zhuǎn)發(fā)路徑；生成樹(shù)由交換機(jī)自組分域生成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自組分域冗余轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)，其特征在于生成樹(shù)中當(dāng)端口處于丟棄狀態(tài)，此時(shí)端口可以接受廣播報(bào)文，但不傳遞廣播報(bào)文；當(dāng)二層交換機(jī)接受到廣播報(bào)文時(shí)，如果報(bào)文來(lái)自丟棄狀態(tài)的端口，首先根據(jù)源mac地址查找二層MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表中轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)項(xiàng)是否有信息，如果有則保持原有態(tài)；如果轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)項(xiàng)為空，那么進(jìn)一步查看輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)信息，如果有，保持原有狀態(tài)；如果輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)信息也為空，這時(shí)將輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)的信息置為該端口，同時(shí)端口信息由丟棄狀態(tài)轉(zhuǎn)變成涉及狀態(tài)，處于涉及狀態(tài)的端口不參與生成樹(shù)的計(jì)算，也不學(xué)習(xí)鏈路信息，但學(xué)習(xí)廣播報(bào)文的信息；當(dāng)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)查詢二層MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表，如果有輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)信息時(shí)，優(yōu)先從輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口轉(zhuǎn)發(fā)出去；當(dāng)輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口繁忙時(shí)，可以從轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)項(xiàng)指示的路徑轉(zhuǎn)發(fā)；當(dāng)端口從涉及狀態(tài)切換成轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)時(shí)，與該端口的對(duì)應(yīng)輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)都置空。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自組分域冗余轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)，其特征在于生成樹(shù)由交換機(jī)自組分域生成的具體步驟為 (1)、交換機(jī)與鄰近的交換機(jī)建立域子樹(shù)交換機(jī)先向鄰近的交換機(jī)域申請(qǐng)建立域子樹(shù)，當(dāng)某一交換機(jī)域子樹(shù)的交換機(jī)數(shù)目多時(shí)，申請(qǐng)的交換機(jī)不能加入該交換機(jī)域，這時(shí)交換機(jī)向另外鄰近的交換機(jī)域提出申請(qǐng)，直到申請(qǐng)成功加入交換機(jī)域，如果鄰近的交換機(jī)域都不能接收該交換機(jī)，那么該交換機(jī)將生成一個(gè)新的交換機(jī)域； (2)、域子樹(shù)建立后將建立域間樹(shù)連接兩個(gè)或多個(gè)域子樹(shù)之間的交換機(jī)成為邊界交換機(jī)，各個(gè)域子樹(shù)看成一臺(tái)邏輯交換機(jī)，將邊界交換機(jī)的端口看成邏輯交換機(jī)的端口，這樣在邊界交換機(jī)建立一顆邏輯樹(shù)，實(shí)現(xiàn)域間樹(shù)的建立，把各個(gè)邏輯樹(shù)相連起來(lái)； (3 )、域間樹(shù)和域子樹(shù)共同形成一顆無(wú)環(huán)生成樹(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種自組分域冗余轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)，屬于生成樹(shù)技術(shù)領(lǐng)域，生成樹(shù)由交換機(jī)生成，生成樹(shù)中二層MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表里包含了MAC地址與轉(zhuǎn)發(fā)端口對(duì)應(yīng)關(guān)系，即二層MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表包括MAC地址、端口所屬的VLANID、轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)，其特征在于在MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表的表項(xiàng)中增加了輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)，轉(zhuǎn)發(fā)出端口由生成樹(shù)中的轉(zhuǎn)發(fā)端口構(gòu)成，輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口由生成樹(shù)中的涉及端口組成，輔助優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)出端口的端口號(hào)用來(lái)記錄和選擇局部鏈路中報(bào)文較快的轉(zhuǎn)發(fā)路徑；生成樹(shù)由交換機(jī)自組分域生成。本發(fā)明的一種自組分域冗余轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)，可有效使用帶寬資源同時(shí)又不會(huì)引起轉(zhuǎn)發(fā)混亂以及廣播風(fēng)暴。
文檔編號(hào)H04L12/741GK103067283SQ20131000173
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者張龍 申請(qǐng)人:浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司