CN100431309C

CN100431309C - 生成树绕过方法和装置

Info

Publication number: CN100431309C
Application number: CNB02148757XA
Authority: CN
Inventors: 武广刚; 木下博; 东谷口敦子
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-01-22
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2022-11-15
Also published as: CN1434611A; JP2003218902A; US7072952B2; US20040255050A1; JP3963728B2

Abstract

在其中形成了一个生成树的网络中构造一个绕过一根节点的路由。如果在根端口上学习了用于所接收帧的一个发送端口，则在一个指定端口上以及在一个根端口上通过使用一个指定端口数据发出功能发出所接收的帧。当在一个阻塞端口上接收一帧时，在所接收帧的目的地在某个其它端口上已经被学习的条件下，在阻塞端口上通过使用阻塞端口学习功能，暂时地学习用于一个其目的地匹配所接收帧源地址的帧的一个发送端口。当接收了其目的地匹配暂时学习地址的一帧时，通过使用基于暂时学习地址的数据传送功能把暂时学习转变为正常学习。

Description

生成树绕过方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于绕过在一个网络中构造的一个生成树的方法和装置。

近年来互联网的迅速增长已经导致了对广域LAN的需要，即利用广域LAN以一种廉价的方式构造一个网络，作为在一个公司或一个向家庭用户提供互联网服务的供应商内的网络。

为了实现这个，必须在一个广域LAN中构造一个比传统生成树更有效的生成树以便有效利用网络资源。

背景技术

在用多个节点构造的一个LAN中，可以使用生成树协议(Spanning TreeProtocol，以下缩写为STP)构造一个不包含循环的树结构网络。STP是在IEEE802.ID-1998中定义为一个要求功能的一种重要协议。

一个基于STP构造的网络通过设置不能执行数据发送的阻塞端口，具有一个在它的顶点处具有一个根节点的无循环树结构。

例如，在图1中，通过在桥接器之间交换BPDU(Bridge Protocol Data Unit，桥接器协议数据单元)消息，依据一种规定规则把桥接器1确定作为根节点。在这时，在由该图中连接在桥接器1到6之间的直线段定义的每一段上的端口中，最靠近根节点的端口被确定作为由该图中的实心黑色方块指示的一个指定端口。此外，在每个桥接器上的端口中，最靠近根节点的端口被确定作为由该图中的实心黑色圆圈指示的一个根端口。其它既不是一个指定端口也不是一个根端口的任何端口是一个阻塞端口，其在该图中由一个记号指示。这样，形成了在该图中由粗线表示的一个生成树。

虽然设置这种阻塞端口有利于防止发生循环，但是由于存在未被使用的路由而引起了下列问题：(i)由于通信量集中在根节点处，所以根节点附近发生拥塞，(ii)如果存在有一个比经过根节点的路由更好的路由，则这样的一个路由没有被使用，这导致网络资源的使用效率低，以及(iii)由于(i)和(ii)的结果发生延迟。

为了解决这些问题，公开号为11-355337的日本未经审查的专利申请公开提出使在一个树结构中未被使用的一个路由可用，以便可以通过绕过根节点来传送数据。

如图2所示，依据在上述公开中提出的技术，在一个使用生成树构造的网络中，具有一个阻塞端口的节点(例如，桥接器4)向一个目的节点(桥接器3)发送一个旁路路由建立请求(旁路请求)10。接收该旁路请求的节点依据包含在该旁路请求中的路由选择信息重写路由选择表。然后，通过在其中包含有关一个指定端口的路由选择信息，把一个旁路响应12返回到请求节点。接收该旁路响应的节点依据包含在该响应中的路由选择信息重写路由选择表，并且通过使用这样构造的旁路路由把数据发送到目的节点。

上述的旁路路由构造方法由于下列原因是不现实的。

在一个使用生成树构造的网络中，地址学习是一个不可缺少的和重要的功能，而且使用这个功能构造一个用于标识目的地的转发表。然而，在以上的方法中，没有提及地址学习(address learning)，但是它仅仅表述了基于STP信息构造一个旁路路由；如果在开始实际发送数据时通过以上方法构造了一个旁路路由，则由于地址学习没有被考虑，而且实际上是不可能使用该旁路路由的，所以不知道应当在哪个旁路路由上发送数据。也不知道将要在何时发送该旁路请求。如果假定该旁路请求在识别出阻塞端口时被发送，则将要在桥接器之间交换的信息在那时还没有被创建；另一方面，如果假定该请求在地址学习完成时被发送，则这将意味着每当在网络中的每个节点执行地址学习时发送一个旁路请求，而且在考虑每个节点的网络负载和处理能力时，这样频繁地发送旁路请求是不现实的。

因此，利用以上的现有技术，使用一个旁路路由实际上是不可能的。

此外，以上描述的方法假定一个路由选择表保持目的地网络(LAN)、规格，并且在那个节点处管理下一节点信息；然而，虽然在第3层保持这种信息是可能的，但是在第2层不可能知道目的地址属于哪个网络(LAN)，而且此外，在节点之间路由选择信息的交换没有被执行(在IEEE 802.ID中未定义)，所以实际上这样的一个路由选择表在第2层不能被使用。

发明内容

因此，本发明的一个目的是：通过基于地址学习形成一个旁路路由、并且经由该旁路路由发送数据，来解决以上描述的三个问题。

本发明提供了一种生成树绕过方法，包括以下步骤：如果进行学习以便在根端口上发出前往第一地址的任何帧，那么在第一节点中，在接收到其目的地址是第一地址、而且其源地址是第二地址的第一帧时，在一个指定端口以及该根端口上发出该第一帧；以及在已经在一个阻塞端口上接收了该第一帧的第二节点中，当接收其目的地址是第二地址的第二帧时在阻塞端口上发出第二帧。

优选地，阻塞端口发送步骤包括以下子步骤：当在阻塞端口上接收第一帧时，执行暂时学习，以便在阻塞端口上发出前往第二地址的任何帧；以及在接收其目的地址是第二地址的第二帧时，通过把暂时学习切换到正常学习，在阻塞端口上发出第二帧。

优选地，在暂时学习步骤中，在已经执行了关于将在哪个端口上发出前往第一地址的帧的学习的条件下，执行暂时学习。

本发明还提供了一种生成树绕过装置，包括：过滤控制部分(28)，如果进行学习以便在根端口上发出前往第一地址的任何帧，那么在接收到其目的地址是第一地址的第一帧时，通知数据传送控制部分(24)在一个指定端口以及该根端口上发出该第一帧；以及

暂时地址学习控制部分(32)，当在阻塞端口上接收到其源地址是第二地址的第二帧时，执行暂时学习以便在该阻塞端口上发出前往第二地址的任何帧；其中

当接收到其目的地址是第二地址的第三帧时，所述过滤控制部分(28)把暂时学习切换到正常学习。

附图说明

图1是显示了在一网络中构造的一个生成树的图；

图2是依据现有技术的一种生成树绕过方法；

图3是用于说明依据本发明的一种生成树绕过方法和装置的图；

图4的框图显示了作为实现本发明中的生成树绕过方法的一个设备实施例的一个桥接器设备的配置；

图5是显示了其中形成一生成树的一个网络例子的细节的图；

图6显示了在图5的网络中的地址学习的第一处理；

图7是显示了在一个接收端口状态标识部分20中执行的处理的流程图；

图8是显示了在一个数据传送控制部分24中执行的处理的流程图；

图9是显示了在一个过滤控制部分28中执行的第一部分处理的流程图；

图10是显示了在该过滤控制部分28中执行的第二部分处理的流程图；

图11是显示了在该过滤控制部分28中执行的第三部分处理的流程图；

图12是显示了在该过滤控制部分28中执行的第四部分处理的流程图；

图13是显示了在该过滤控制部分28中执行的第五部分处理的流程图；

图14是显示了在一个发送端口状态标识部分26中执行的处理的流程图；

图15是显示了在一个暂时地址学习控制部分32中执行的处理的流程图；

图16显示了在图5的网络中的地址学习的第二处理；

图17是用于说明直到暂时学习的处理过程的图；

图18是用于说明直到形成一个旁路路由的处理过程的图；以及

图19是用于说明当在形成旁路路由之后增加终端时的操作的图。

具体实施方式

图3是用于说明依据本发明的一种生成树绕过方法的一个实施例的图。如图3(a)所示，利用桥接器1到6以及在它们之间连接的段构造一个把桥接器1作为根节点的生成树。在此假定已经在每个桥接器处执行了地址学习。

当从终端B发出寻址到终端A的一帧时，该帧通过桥接器6进行传送，并且到达桥接器3。依据本发明中的方法，当在桥接器3处执行学习使得在它的根端口(由实心黑色圆圈●指示)上发出任何寻址到终端A的帧时，在根端口上发出该帧，与此同时，该帧还在一个指定端口上、最好是在所有的指定端口上(由实心黑色方块指示)(指定端口数据传送功能14)被发出。在其它情况下，即当学习的用于数据传送的端口是一个指定端口时，仅仅在那个学习的端口上发出该帧。

在桥接器2和4处，从在桥接器3上的指定端口发出的帧在相应的阻塞端口(×)上被接收。在这时，依据本发明，在已经执行了关于将在哪个端口发出其目的地址匹配终端A(所接收帧的目的地)的地址的一帧的学习时，阻塞端口被暂时地学习作为将在其上发出其目的地址匹配终端B(所接收帧的源)的地址的一帧的端口(阻塞端口暂时学习功能16)。

然后，当从终端A发出寻址到终端B的一帧时，如图3(b)所示，桥接器4把阻塞端口的学习状态从暂时学习切换到正常学习，即阻塞端口被学习作为将在其上发出任一寻址到终端B的帧的那个端口，而且在该阻塞端口上发出所接收的帧(基于暂时学习的地址的数据传送功能18)。

因此，该帧在旁路路由上从桥接器4到桥接器6经由桥接器3进行发送，并且到达终端B。这个旁路路由还被学习用于将沿从终端B到终端A的相反方向进行发送的帧。

如上所述，在已经执行了关于将在哪个端口上发出其目的地址匹配终端A的地址的一帧的学习时，执行暂时学习；这样做的原因是通过确认该节点是在经过根节点的原始路由上的一个节点，以一种可靠的方式建立用于原始路由的一个旁路路由。此外，学习状态保持在“暂时学习”状态中直到沿相反方向寻址到终端B的帧到达时为止的原因是：通过区分它与正常学习状态，对于经由根节点延迟到达的一帧，可以防止旁路路由的学习被正常学习重写。

以上功能没有必要在形成生成树的所有节点中提供；在图3的例子中，如果在至少节点3和节点4中提供了以上功能，则可以实现绕过根节点的帧传送。

图4显示了作为一个具有用于实现上述绕过方法的生成树绕过功能的设备实施例的一个桥接器设备的配置。

一个接收端口状态标识部分20标识在其上接收数据的那个端口的状态，并且依据所标识的状态执行数据传送。如果该状态是一个阻塞状态，则地址信息还被发送给一个暂时地址学习控制部分32。

STP控制部分22执行生成树协议控制操作，诸如创建/接收一条BPDU消息、计算一个生成树、以及端口状态转换管理。

数据传送控制部分24依据从一个过滤控制部分28(稍后进行描述)提供的路径信息执行数据传送控制操作。

假如存在有用于一个阻塞端口的一个正常学习条目，则一个发送端口状态标识部分26使用该阻塞端口强制地执行数据传送。

基于由一个地址学习控制部分30(稍后描述)创建的数据库34，过滤控制部分28向数据传送控制部分24提供用于数据传输的输出路径(输出端口)信息。在这时，确定在其上学习目的地址的那个端口是否为根端口，而且如果它是根端口的话，则通知数据传送控制部分24还把数据传送到一个指定端口。

此外，确定目的地址在阻塞端口上是否被暂时学习了，而且如果它被暂时学习了，则学习状态被切换到正常学习状态，并且被输入到正常学习数据库中。

地址学习控制部分30把在一个学习端口或一个转发端口上接收的数据的源地址与它的接收端口相关联，并且创建一个用于过滤控制的数据库。

暂时地址学习控制部分32是依据本发明最新提供的一个功能块；当确定在阻塞端口上所接收的帧的目的地址在某个其它端口上已经被学习时，暂时地址学习控制部分32把它的源地址与接收阻塞端口相关联，并且创建一个暂时学习数据库36，将基于该数据库创建一个旁路路由。

依据本发明，在具有由STP控制部分22的生成树协议操作在每个节点处通过交换BPDU消息构造的一个生成树的一个网络中，可以通过以通常的方式使用地址学习控制部分30的功能，实现在根端口以及指定端口上的地址学习。利用这个地址学习的执行，通过使用在过滤控制部分28中提供的功能，数据还可以被传送到指定端口，利用该功能，当被学习的端口是根端口时，通知数据传送控制部分24还把该数据传送到指定端口，即节点3的指定端口数据传送功能14(图3)。如果连接在节点3上的指定路由的相反端的节点4的端口处于阻塞状态，则在节点4中接收端口状态标识部分20把地址信息传送到暂时地址学习控制部分32。暂时地址学习控制部分32确定所接收数据的目的地址(终端A的地址)在节点4的某个其它端口上是否已经被学习了，而且如果它在某个其它端口上已经被学习了，则使用阻塞端口暂时学习功能16暂时地学习它的源地址(终端B的地址)。在这种条件(在节点4的阻塞端口上暂时地学习了终端B的地址)下，当节点4从A接收寻址到B的数据时，通过使用在过滤控制部分28中提供的功能和在发送端口状态标识部分26中提供的功能(即基于暂时学习地址的数据传送功能18)，该数据可以经由阻塞端口被发送，其中当在阻塞端口上暂时地学习地址时，通过在过滤控制部分28中提供的功能，暂时学习状态被切换到正常学习状态，而且通知数据传送控制部分24把该数据传送到阻塞端口；如果有一个用于阻塞端口的正常学习条目，则通过在发送端口状态标识部分26中提供的功能，该数据被强制传送到阻塞端口。以此方式，使用传统的桥接器功能，节点3可以识别终端A位于节点4的指定路由的相反端，而且因此能使用那个端口(即旁路路由)发送数据。

图5显示了用桥接器构造的一个网络的详细结构，其中依据一个生成树确定路径。在图5中，通过使用传统的生成树协议(STP)处理功能、即通过交换BPDU消息，如图所示用粗线构造一个把桥接器N1作为根桥接器的生成树。每条细线指示一个具有一阻塞端口的段。N1到N10指定形成该网络的桥接器。P1到P28表示在相应端口上的端口。A和B表示帧发送终端，而且a和b指示它们的MAC地址。实心黑色圆圈指示在每个桥接器上的一个根端口，表示该端口处于转发状态。实心黑色方块指示在每一段上的一个指定端口，表示该端口处于转发状态。标有×的端口是处于阻塞状态的端口。

由于本发明使用一个主信号构造旁路路由，所以作为一个STP控制信号发送/接收一条BPDU消息根本不受影响，并且甚至对于本发明被应用的桥接器，也可以以通常的方式构造生成树。

为了使本发明起作用，需要在位于将要构造的旁路路由两端的桥接器处执行地址学习。首先，将以帧传送的时间顺序给出描述，以说明如何以通常的方式通过传送帧α和β来执行地址学习，以及如何实现在本发明中增加的功能而不影响传统的功能。在这时，还将说明在图3中的指定端口数据传送功能14、阻塞端口暂时学习功能16、以及基于暂时学习地址的数据传送功能18为什么没有执行。

图6显示了当首先从终端B向终端A发送帧α时帧α在每一桥接器处的传送结果。桥接器N10在它的端口P28上接收帧α，并且经由端口P26把具有源地址b和目的地址a的帧α传送到桥接器N6。在此不描述传送操作，但是将结合下一个桥接器N6对其进行详细描述。

以下说明了如何可以以通常的方式在桥接器N6处执行帧α的传送和地址b的学习，以及为什么指定端口数据传送功能14没有执行(除非执行了地址学习)。当桥接器N6在它的端口P20处接收帧α时，接收端口状态标识部分20通过使用接收端口号作为检索关键字参考一个接收端口状态标识表38，并且依据如图7所示的流程标识接收端口的状态，其中接收端口状态标识表38的内容如表1所示。

表1.接收端口状态标识表38(N6)

注意：

^*1：停用状态为1，否则为0。

^*2：只有当不处于停用状态中时才有效。阻塞状态为0，听取状态为1，学习状态为2，转发状态为3。

^*3：只有当处于阻塞状态中时才有效。如果有一个旁路路由则为1，如果没有旁路路由则为0。

在图7中，由虚线包围的步骤是在本发明中增加的处理步骤；依据表1，由于端口P20处于转发状态，所以按次序在步骤1000，1002、1004、1008、1010、以及1012中处理帧α，并且把它传送到数据传送控制部分24。同时，从接收端口状态标识部分20向地址学习控制部分30发送源MAC地址和端口信息(步骤1010)。因此，学习在端口P20下存在一个具有MAC地址b的设备，并且所学习的结果被输入到正常学习数据库34中，该正常学习数据库34如以下的表2所示。(这表明在接收端口状态标识部分20中提供的增加功能没有影响通常的学习功能。)

表2.正常学习数据库34(N6)

注意：

^*1：停用状态为1，否则为0。

^*3：只有当不处于停用状态中时才有效。根端口为1，否则为0。

^*4：只有当不处于停用状态中时才有效。指定端口为1，否则为0。

^*5：当从开始起处于永久的学习状态中时为0，当从暂时学习状态中切换时为1。

^*6：如果曾经已经把目的地MAC地址作为发送源终端使用了旁路路由，则为1，否则为0。

^*7：当从根端口到指定端口被重新学习时为1，当从开始起在指定端口上被学习时为0。

数据传送控制部分24依据图8中的流程执行处理；即，数据传送控制部分24向过滤控制部分28查询有关其接收端口是端口P20而且其目的地址是a的帧的路径(学习)信息(步骤1104)。依据图9中的流程，过滤控制部分28首先通过使用接收端口号作为检索关键字，参考接收端口状态标识表38，并且标识接收端口的状态。可以从数据传送控制部分24发送在该帧开始处的具有增加作为首部信息的端口状态的信息，而不是搜索接收端口状态标识表38。在此显示的例子中，由于端口P20处于转发状态中，所以依据在图10和11中显示的流程，通过使用所接收帧的目的地MAC地址作为检索关键字，通过参考正常学习数据库34和暂时学习数据库36，进行路径信息检索，其中正常学习数据库34的内容如表2所示，暂时学习数据库36的内容如表3所示。

表3.暂时学习数据库36(N6)

注意：

^*1：停用状态为1，否则为0。

在图10中，由虚线包围的处理流程是在本发明中增加的流程；依据表2和表3，由于地址a在任一端口上既未被学习又未被暂时学习，所以处理按在图10和11中的步骤1200、1202、1204、1206、和D的次序进行，并且把指示广播到不同于接收端口的所有端口的端口映像信息传递给数据传送控制部分24。(这表明当没有执行地址学习时在过滤控制部分28中提供的增加功能没有影响通常的过滤功能。)

依据端口映像，数据传送控制部分24复制该帧α，并且把该拷贝分别传送给用于端口P17、端口P18、和端口P19的发送端口状态标识部分26(在图8中的步骤1108)。

用于每一个端口的发送端口状态标识部分26通过使用发送端口号作为检索关键字，参考一个发送端口状态标识表40，并且依据如图14所示的流程标识该端口的状态，其中发送端口状态标识表40的内容如表4所示。依据表4，由于端口P17、P18、和P19都处于转发状态中，所以处理从步骤1300进行到步骤1302，而且从所有三个端口中发送帧α。

表4.发送端口状态标识表40

注意：

^*1：停用状态为1，否则为0。

^*3：MAC地址从暂时学习切换到永久学习。

转回图6，从端口P17中发送的帧α由在桥接器N5上的端口P12接收，并且通过与在桥接器N6中执行的处理相同的处理从它的端口P11和P13中发出。

在此将给出为什么除非执行了地址学习否则在图3中的阻塞端口暂时学习功能16不执行的说明。从端口P18和P19中发送的帧α分别由在桥接器N7上的端口P15以及在桥接器N8上的端口P22接收，而且接收端口状态由在每一个接收桥接器中的接收端口状态标识部分20依据图7中的流程进行标识。此时，按次序执行步骤1000、1002、1004、和1006，而且把地址信息传递给暂时地址学习控制部分32；然而，在暂时地址学习控制部分32中，由于目的地址a在任一其它端口上没有被正常地学习，所以依据如图15所示的流程按次序执行步骤1400、1402、1404、和1412，而且没有执行暂时学习。此外，在过滤控制部分28中，确定帧α已经由阻塞端口接收了，而且因此依据在图13中的步骤1502和1508把帧α丢弃。这表明当没有构造一个旁路路由时，通常的阻塞功能是起作用的。

此后，重复相同的处理，而且通过按次序经过桥接器N2、桥接器N1、桥接器N3、桥接器N4、桥接器N7、和桥接器N9把帧α转发到终端A。

在以上的处理过程中，在桥接器N10上的端口P28、在桥接器N6上的端口P20、在桥接器N5上的端口P12、在桥接器N2上的端口P8、在桥接器N1上的端口P2、在桥接器N3上的端口P3、在桥接器N4上的端口P9、在桥接器N7上的端口P14、在桥接器N9上的端口P24、以及在桥接器N8上的端口P21学习终端B的地址b。在每个端口上进行的帧α的传送和MAC地址b的学习结果如图6所示。例如，在该图中的“P20-(b)”表明端口P20已经学习了终端B的MAC地址b。

接下来，将说明如图16所示当终端A首先发送寻址到终端B的帧β(作为对帧α的响应)时，基于暂时学习地址的数据传送功能18如何没有执行，即如何传送帧β以及学习该地址a而不影响通常的阻塞功能。

桥接器N9在它的端口P25上接收帧β；此时，由于在如上所述从终端B向终端A传送帧α期间终端B的MAC地址b在端口P24上已经被学习了，所以从端口P24向桥接器N7发出具有源地址a和目的地址b的帧β。

桥接器N7在它的端口P16上接收帧β。端口P15是一个阻塞端口，但是在这个端口上没有执行暂时学习；因此，从在其上学习地址b的端口P14中发出帧β。这意味着通常的阻塞功能是起作用的。

此后，利用与在桥接器N9和N7中所执行处理相同的处理，通过按次序经过桥接器N4、桥接器N3、桥接器N1、桥接器N2、桥接器N5、桥接器N6、和桥接器N10向终端B发送帧β。

在以上的处理过程中，在桥接器N9上的端口P25、在桥接器N7上的端口P16、在桥接器N4上的端口P10、在桥接器N3上的端口P5、在桥接器N1上的端口P1、在桥接器N2上的端口P6、在桥接器N5上的端口P11、在桥接器N6上的端口P17、和在桥接器N10上的端口P26学习终端A的地址a。在传送帧β期间在每个端口上进行的MAC地址a的学习结果如图16所示。

以上的处理结果与在用桥接器构造的现有技术网络中获得的帧传送处理结果相同，其中在现有技术网络中依据一个生成树确定路径，因此可以看出，可以进行双向的地址学习而没有受到在本发明中所增加功能的影响。它还表明，当没有执行地址学习时没有构造一个旁路路由。

接下来，参见图17，将说明在终端A和B的地址在沿着该路径的每个桥接器上都已经被学习之后，通过本发明中增加的功能，桥接器N6如何还把数据传送到它的指定端口、以及桥接器N7如何在它的端口P15上执行暂时学习，即在图3中的指定端口数据传送功能14和阻塞端口暂时学习功能16。

在图17中，当从终端B中发出寻址到终端A的一帧γ时，桥接器N10在它的端口P28上接收该帧，并且依据地址学习，向桥接器N6发送具有源地址b和目的地址a的帧γ。在此不会描述传送操作，但是将结合下一个桥接器N6对其进行详细描述。

接下来，将说明在桥接器N6中指定端口数据传送功能14如何执行。

当桥接器N6在它的端口P20处接收帧γ时，接收端口状态标识部分20通过使用接收端口号作为检索关键字，参考接收端口状态标识表38，并且依据如图7所示的流程标识接收端口的状态，其中接收端口状态标识表38的内容如表1所示。依据表1，由于端口P20处于转发状态，所以按次序在步骤1000，1002、1004、1008、1010、以及1012中处理帧γ，并且把它传送到数据传送控制部分24。在这时，在地址学习控制部分30中执行地址b的重新学习。

数据传送控制部分24依据图8中的流程执行处理；即，数据传送控制部分24在过滤控制部分28中查询有关其接收端口是端口P20而且其目的地址是a的帧的路径(学习)信息(步骤1104)。以和接收帧α时同样的方式，过滤控制部分28首先通过使用接收端口号作为检索关键字，参考接收端口状态标识表38，并且执行如图9所示的处理。在这个处理中，由于发现端口P20是一个转发端口，所以处理分支转移到图10中的流程，其中通过使用所接收帧的目的地MAC地址作为检索关键字，参考正常学习数据库34和暂时学习数据库36，来进行路径信息检索。在图10和11中，由于在根端口上执行地址a的正常学习，所以按步骤1200、1210、1212、1214、和F的次序进行处理，并且把指示了将数据传送到所学习的根端口和指定端口的端口映像信息传递到数据传送控制部分24。

依据端口映像，数据传送控制部分24复制该帧γ，并且把该拷贝分别传送给用于端口P17、端口P18、和端口P19的发送端口状态标识部分26。用于每一个端口的发送端口状态标识部分26通过使用发送端口号作为检索关键字，参考发送端口状态标识表40，并且依据如图14所示的流程标识该端口的状态。由于端口P17、P18、和P19都处于转发状态，所以处理从步骤1300进行到步骤1302，而且从所有三个端口中发送帧γ。

从端口P17发出的帧γ在桥接器N5的端口P12上被接收，并且依据地址学习把所接收的帧从端口P11中发出。

将给出在桥接器N7(和桥接器N8)中阻塞端口暂时学习功能16如何执行的说明。

从端口P18和P19中发出的帧γ分别由在桥接器N7上的端口P15、以及在桥接器N8上的端口P22接收，而且接收端口状态由在每一个接收桥接器中的接收端口状态标识部分20依据图7中的流程进行标识。由于不论在哪种情况下接收端口都处于阻塞状态，所以把地址信息(即目的地址、源地址、和接收端口信息)传递到暂时地址学习控制部分32(步骤1006)。(依据由过滤控制部分28执行的图12和13中的处理，丢弃帧γ。也就是说，通常的阻塞功能是起作用的。)

暂时地址学习控制部分32通过使用目的地MAC地址作为检索关键字，参考正常学习数据库34，并且依据图15中的流程确定是否将进行暂时学习，其中正常学习数据库34的内容如表5所示。由于目的地址a在端口P16上已经被学习了，所以按步骤1400、1402、1404、1406、和1410的次序进行处理，并且源地址b在端口P15上被暂时地学习，并且被输入到如表6所示的暂时学习数据库36中。

表5.永久学习数据库34(N7)

注意：

^*1：停用状态为1，否则为0。

^*5：当从开始起处于永久学习状态中时为0，当从暂时学习状态中切换时为1。

表6.暂时学习数据库36(N7)

注意：

^*1：停用状态为1，否则为0。

在桥接器N2中，当在端口P8上接收帧γ时，帧γ还被传送到端口P7，就好像在桥接器N6中进行的那样，而且在桥接器N3中，源地址b在端口P4上被暂时地学习，就好像在桥接器N7中那样。(丢弃在端口P4上接收的帧γ。)

此后，按次序经过桥接器N1、桥接器N3，桥接器N4、桥接器N7、和桥接器N9传递帧γ，并且把它传送给终端A。在每个阻塞端口上进行的帧γ的传送和MAC地址b的暂时学习结果如图17所示。

接下来，参见图18，将说明当地址b在桥接器N7和N3中被暂时学习时，如何使用本发明中增加的功能、即如图3所示的基于暂时学习地址的数据传送功能18来构造旁路路由。

在图18中，当从终端A中发出寻址到终端B的一帧δ时，桥接器N9在它的端口P25上接收该帧，并且依据地址学习，从它的端口P24向桥接器N7发送具有源地址a和目的地址b的帧δ。在桥接器N9中执行的传送操作与通常的桥接器操作相同，因此在此不对其进行描述。

在此将说明在桥接器N7中基于暂时学习地址的数据传送功能18如何执行。当桥接器N7在它的端口P16处接收帧δ时，接收端口状态标识部分20通过使用接收端口号作为检索关键字，参考接收端口状态标识表38，并且依据如图7所示的流程标识接收端口的状态，其中接收端口状态标识表38的内容如表7所示。此时，确定接收端口不是一个阻塞端口，因此帧δ被发送给数据传送控制部分24(步骤1012)。

表7.接收端口状态标识表38(N7)

注意：

^*1：停用状态为1，否则为0。

依据图8中的流程，数据传送控制部分24在过滤控制部分28中查询有关目的地址b的路径信息(步骤1104)。过滤控制部分28首先通过使用接收端口号作为检索关键字，参考其内容如表7所示的接收端口状态标识表38(N7)，并且执行如图9所示的处理。在这个处理中，由于发现端口P16是一个转发端口，所以处理分支转移到图10中的流程，在那儿通过使用所接收帧的目的地MAC地址作为检索关键字，参考其内容如表5所示的正常学习数据库34，来进行图10中的路径信息检索。由于发现目的地址b在端口P14上被学习了(步骤1200)，所以通过使用目的地址b作为检索关键字，检索表6中的暂时学习数据库36(N7)，以确定在阻塞端口上是否执行了暂时学习(步骤1212)。由于在此可以确定目的地址b在端口P15上被暂时学习了，所以处理继续到图11中的E，并且在暂时学习表中的有关目的地址b的所学习内容被复制到如表8所示的正常学习表中。也就是说，暂时学习状态被转变为正常学习状态，而且把指示传送到阻塞端口P15的端口映像信息传递给数据传送控制部分24。在这时，在正常学习数据库34中用于目的MAC地址a的旁路路由位被设置为1，以指示使用了旁路路由，并且用于已经为其转变了端口信息的目的地MAC地址b的切换端口位也被设置为“1”，以指示路径已经从根端口被切换了(表8)。此外，切换到正常学习状态的目的地址b被输入到如表9所示的发送端口状态标识表40中。当在正常学习数据库中的相应内容被删除时，删除用于被切换到正常学习状态的地址的暂时学习数据库的内容。

表8.正常学习数据库34(N7)

注意：

^*1：停用状态为1，否则为0。

表9.发送端口状态标识表40(N7)

注意：

^*1：停用状态为1，否则为0。

^*3：MAC地址从暂时学习切换到永久学习。

依据端口映像，数据传送控制部分24把帧δ传送给用于端口P15的发送端口状态标识部分26。因此，帧δ不是从先前用于发送的端口P14中发送的。

使用内容如表9所示的发送端口状态标识表40，用于端口P15的发送端口状态标识部分26通过使用发送端口号作为检索关键字，依据图14中的流程标识该端口的状态；虽然该端口是一个阻塞端口，但是由于有一个用于地址b的正常学习条目，所以从端口P15发出帧δ(步骤1308)。

由于帧δ在端口P18上被接收，所以桥接器N6通过现有的桥接器处理重新学习源地址a已经被移到如表10所示的端口P18的路径上，并且从端口P20发出帧δ。在这时，用于已经为其转变了端口信息的目的地MAC地址a的切换端口位被设置为“1”，以指示该路径已经从根端口被切换了。

表10.正常学习数据库34(N6)

注意：

^*1：停用状态为1，否则为0。

在桥接器N10中，依据地址学习从端口P28中发出在端口P26上所接收的帧δ。

此后，从终端B中经由桥接器N10和桥接器N6把寻址到终端A的任何帧转发到在桥接器N7上的端口P15。在桥接器N7中，用于端口P15的接收端口状态标识部分20通过使用接收端口号作为检索关键字，参考其内容如表7所示的接收端口状态标识表38(N7)，并且依据图7中的处理流程把该帧传送给数据传送控制部分24。数据传送控制部分24依据图8中的处理流程查询过滤控制部分28。处理的详情已经被描述过了，因此在再不会重复。

过滤控制部分28首先通过使用接收端口号作为检索关键字，参考其内容如表7所示的接收端口状态标识表38(N7)，并且依据图9中的处理流程执行处理。由于如表7所示端口P15是一个阻塞端口，所以处理分支转移到图13中的流程，而且通过使用目的地地址作为检索关键字，参考其内容如表8所示的正常学习数据库34，来进行路径信息检索。在此，发现目的地址a在端口P16上被正常地学习了(步骤1502)，而且此外，还发现由于用于目的地址a的旁路路由被设置为“1”，终端A已经使用了旁路路由(步骤1504)，因此把指示传送给端口P16的端口映像信息传递到数据传送控制部分24。

依据端口映像，数据传送控制部分24把该帧传送给用于端口P16的发送端口状态标识部分26。发送端口状态标识部分26确定端口P16没有处于阻塞状态中，使得该帧被发送给桥接器N9。

桥接器N9依据地址学习从它的端口P25中发出该帧。

此后，从终端B按次序经由桥接器N10、桥接器N6、桥接器N7、和桥接器N9发送寻址到终端A的数据，同时从终端A按次序经由桥接器N9、桥接器N7、桥接器N6、和桥接器N10发送寻址到终端B的数据。

这样，在桥接器N6和桥接器N7之间构造用于终端A和终端B之间连接的旁路路由。

帧δ的传送和旁路路由构造结果如图18所示，在此，当时效计时器到期时，删除不必要的所学习内容(在桥接器N1、N2、N3、N4、N5、和N8中MAC地址a和b的学习)。

当由于在终端A和B之间没有通信，时效计时器已经到期时，删除在端口P15和P20上的有关地址b的学习内容、以及在端口P16和P18上的有关地址a的学习内容，并且因此删除旁路路由；因此，当再继续通信时，将不得不依据在以上实施例中描述的过程再一次构造旁路路由。

最后，将说明即使当在已经构造了旁路路由之后如图19所示增加了帧发送终端C到F时，如何可以使用该旁路路由来发送帧同时不损失通常的阻塞功能。

首先，将说明在终端A和终端D之间执行通信的情况。当终端D发送寻址到终端A的一帧X1时，由于在桥接器N6处地址a在它的端口P18上已经被学习了，所以经由从在桥接器N6上的端口P18到在桥接器N7上的端口P 15的旁路路由传送该帧X1。在这种情况下，在是一个阻塞端口的端口P15上接收该帧X1，但是依据图13中的处理，由于目的地址a在端口P16上已经被正常地学习了(步骤1502)，而且旁路路由已经被用于终端A和终端B之间的通信(步骤1504)，所以把该帧X1传送到端口P16(步骤1506)用于发送。

在帧X1已经被传送之后，当终端A发送寻址到终端D的一帧X2时，由于在传送帧X1期间地址d在端口P15上已经被暂时学习了，而且由于终端A已经经由旁路路由从端口P15中发送了一帧，所以按照图10和11中的步骤1200、1202、1204、1208、和E经由从桥接器N7到桥接器N6的旁路路由传送该帧X2。

接下来，将说明在终端D发送帧X1之前终端A发送一帧X3的情况。由于终端D的地址d在任一桥接器/端口上没有被学习，所以通过根桥接器传送该帧。也就是说，通常的阻塞功能是起作用的。在桥接器N6处，在端口P 17上接收具有源地址a和目的地址d的帧X3，而且依据图10和11中的步骤1200、1202、1204、1206、和D把所接收的帧传送到端口P20和P19。在这时，该帧没有被传送到将要被重新学习的端口P18。桥接器N10因此可以接收该帧X3，然后把帧X3传送到终端D。在此，在桥接器N6处，由于地址a在端口P17上被重新学习了，所以在端口P18上学习了的地址a被解除学习(unlearned)。因此，从桥接器N6到桥接器N7的旁路路由丢失了。

当终端D在接收帧X3之后发送寻址到终端A的一帧X4时，由于如上所述在端口P18上学习了的地址a被解除学习，所以由桥接器N6接收的帧X4从它的端口P17向根桥接器发出。此后，经由根桥接器在终端A和终端D之间执行通信，即在从终端A向终端D通信期间删除旁路路由，但是依据与如前所述在终端A和终端B之间通信期间所执行的过程相同的过程，再一次构造旁路路由。

接下来，将说明在终端C和终端B之间执行通信的情况。当终端C发送寻址到终端B的一帧Y1时，由于在桥接器N7处地址b在端口P15上被正常地学习了(在终端A和B之间通信期间，学习状态已经从暂时学习切换到正常学习状态)，所以经由在桥接器N7和桥接器N6之间的旁路路由传送该帧Y1。在已经传送了帧Y1之后，当终端B发送寻址到终端C的一帧Y2时，依据在传送帧Y1期间进行学习的内容，经由在桥接器N7和桥接器N6之间的旁路路由传送该帧Y2。

接下来，将说明在终端C发送帧Y1之前终端B发送一帧Y3的情况。在桥接器N6处，由于地址c在它的端口P18上没有被学习，从终端B向终端C发出的帧Y3被广播到端口P17、P18、和P19，但是在桥接器N7处，由于地址c没有被学习，在端口P15上不执行暂时学习，也不传送该帧Y1；因此，经由根桥接器传送帧Y3。也就是说，通常的阻塞功能是起作用的。在桥接器N7处，在端口P14上接收具有源地址b和目的地址c的帧Y3，而且依据图10和11中的步骤1200、1202、1204、1206、和D把所接收的帧传送到端口P16。

在这种情况下，在桥接器N7处，由于地址b在端口P14上被重新学习了，所以在阻塞端口P15上学习了的地址b被解除学习。因此，旁路路由丢失，正象在从终端A向终端D传送帧X3的情况下那样，但是依据先前描述的过程再一次构造旁路路由。

接下来，将说明在终端C和终端D之间执行通信的情况。在这种情况下，在桥接器N6和桥接器N7之间有一个旁路路由，它是在终端A和终端B之间通信期间构造的，但是终端C和D的地址c和d在任何一个桥接器上没有被学习；因此，在依据与如前所述在终端A和终端B之间通信期间所执行过程相同的过程经由根桥接器执行通信之后，使用在桥接器N6和桥接器N7之间的旁路路由利用来自于终端C的一个帧传送作为一个触发信号，执行通信。

从以上的描述中明显看出，当在从根桥接器看来在低于旁路路由的层中连接的终端之间执行通信时，可以执行通信而不影响通常的阻塞功能。

接下来，将说明在终端A和与旁路路由相比更接近根桥接器的终端E之间执行通信的情况。当从终端E发出寻址到终端A的一帧Z1时(当由于时效计时器到期在桥接器N1到N5上的地址a的学习已经消失时)，由于桥接器N5不具有有关地址a的任何信息，所以广播该帧Z1，导致形成两条路径，一条从桥接器N5经过根桥接器N1到桥接器N9，而另一条从N6经过旁路路由到N7。因此，如图10和11中的步骤1200、1202、1204、1206、和C所示，在其之间构造了旁路路由的桥接器N6和N7处，进行规定，使得当具有已经为其把路由从根端口切换到指定端口(或阻塞端口)的地址a或b的一帧在根端口上被接收时，不在那个切换路由上传送该帧。这可以通过保持这样切换的地址处于在表8或9中的“切换端口”条目中所示的状态来实现。因此，经由旁路路由的帧传送被阻塞了，终端A没有从两条路径中接收帧Z1，而且经由根端口的通信因此能被实现。也就是说，通常的阻塞功能是起作用的。在这种情况下，将最终在桥接器N2和桥接器N3之间形成一个旁路路由。

当在如上所述已经传送了帧Z1之后终端A发送寻址到终端E的一帧Z2时，在桥接器N2和桥接器N3之间形成的旁路路由被用来传送该帧Z2。如果帧Z1还没有被传送，而且因此地址e还没有被学习，则地址e在桥接器N7上还未被学习；因此，没有经由旁路路由传送帧Z2，而是依据通常的桥接器操作经由根桥接器广播和传送该帧Z2。也就是说，通常的阻塞功能是起作用的。此外，在这种情况下，将最终在桥接器N2和桥接器N3之间形成一个旁路路由。

以类似于在终端A和终端E之间通信的方式在终端F和终端B之间执行通信；也就是说，在经由根桥接器执行通信之后，使用在桥接器N2和桥接器N3之间形成的旁路路由执行通信。

从以上的描述中明显看出，当从根桥接器看来在高于旁路路由的层的终端和在低于旁路路由的层的终端之间执行通信时，可以执行通信而不影响通常的阻塞功能。

这样，即使当在已经构造了旁路路由之后另一个终端发送一帧时，也可以使用旁路路由传送该帧而不影响通常的阻塞功能。

如上所述，依据本发明，当在一个阻塞端口上接收数据时，该数据的源地址被暂时地学习，而且当在进行暂时学习之后传送数据时，学习状态从暂时学习切换到正常学习，因此使得有可能基于该地址学习形成一个旁路路由。此外，通过还在通常的数据传送期间基于STP端口状态标识把数据传送到一个指定端口，可以形成一个旁路路由而不使用任何特定消息。由于这没有影响地址学习，所以可以通过混合其中的现有节点来构造一个网络。

Claims

1.一种生成树绕过方法，包括以下步骤：

(a)如果进行学习以便在根端口上发出前往第一地址的任何帧，那么在第一节点中，在接收到其目的地址是第一地址、而且其源地址是第二地址的第一帧时，在一个指定端口以及该根端口上发出该第一帧；以及

(b)在已经在一个阻塞端口上接收了该第一帧的第二节点中，当接收其目的地址是第二地址的第二帧时在阻塞端口上发出第二帧，其中，

步骤(b)包括以下子步骤：

(i)当在阻塞端口上接收第一帧时，执行暂时的学习，以便在阻塞端口上发出前往第二地址的任何帧；以及

(ii)在接收其目的地址是第二地址的第二帧时通过把暂时学习切换到正常学习，在阻塞端口上发出第二帧。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在子步骤(b)(i)中，在已经执行了关于将在哪个端口上发出前往第一地址的一帧的学习的条件下，执行暂时学习。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤(a)中，在所有的指定端口上发出第一帧。

4.一种生成树绕过装置，包括：

过滤控制部分(28)，如果进行学习以便在根端口上发出前往第一地址的任何帧，那么在接收到其目的地址是第一地址的第一帧时，通知数据传送控制部分(24)在一个指定端口以及该根端口上发出该第一帧；以及

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于：暂时地址学习控制部分(32)在已经执行了关于将在哪个端口上发出前往该第一地址的一帧的学习的条件下，执行暂时学习。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于：过滤控制部分(28)通知数据传送控制部分(24)在所有的指定端口上发出第一帧。