CN100583825C - 最短路径桥中对称树的生成方法 - Google Patents

最短路径桥中对称树的生成方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种最短路径桥中对称树的生成方法，该方法主要包括：当存在到根网桥的路径开销总和相等的多个等价路径时，根据所述多个等价路径上的网桥标识的最值来确定根网桥对应的根路径。利用本发明所述方法，从而可以在最短路径桥的多生成树环境里，为不同的根网桥生成对称路径。

Description

最短路径桥中对称树的生成方法
技术领域
本发明涉及网络通信领域，尤其涉及一种最短路径桥中对称树的生成方法。
背景技术
在传统的通过以太网网桥互联的网络中，由于在同一个广播域中采用相同的且唯一的生成树来进行数据转发，因此，通常并不能保证数据包按最短路径转发，从而会导致数据包集中在某些链路上传送。比如，在图1所示的通过以太网网桥相连的网络中，A为根网桥，B与C、C与D之间阻断，因此，即使B、D都有直达的链路到C，但是B、D发送给C的数据包都必须经过A转发后才能到达C，从而浪费了B-C、D-C之间的链路带宽。
为了使网桥能够按最短路径转发数据，目前有国际标准组织IEEE(电子电气工程师协会)的最短路径桥项目组和国际标准组织IETF(Internet工程任务组)的TRILL(多链路中的透明互连)工作组在分别按照两个不同方法进行研究。
IEEE最短路径桥项目组的方法是：仍使用生成树来转发所有数据包，但整个网络中的每个网桥都作为根网桥生成一个树，分别建立自己的转发树。并且为了实现按最短路径转发数据包，不论是广播包、组播包、未知包或者单播包，在数据包的转发过程中，都以数据包到达的第一个网桥为根，根据该网桥自己建立的转发树进行数据转发。即以入口为根进行数据转发。因此，在该方法中，在同一个广播域中采用多个生成树进行数据转发。
IETF TRILL工作组的方法是：网桥具有类似路由器的路由计算和转发功能，因此，在该方法中也称网桥为路由桥。每个路由桥能基于链路状态协议形成“路由桥网络拓扑”并能以此计算出到任何其它的一个目的路由桥的最短路径。对单播包，它能根据数据包对应的出口路由桥地址按最短路径进行转发(而不是基于最终的目的节点地址，即不基于目的主机的MAC地址)。另外，包含路由桥的网络可以根据网络拓扑计算出生成树，广播包、组播包、未知包都按照该生成树进行转发。
上述IETF TRILL工作组的方法为了避免环路增加了TTL(生存时间)等处理，从而导致硬件改动比较大，而只在生成树上进行改造对硬件的改动影响比较小。因此，目前IEEE在最短路径桥研究中，围绕着生成树提出了两个方案：
1、使用原来的生成树协议来建立生成树：RSTP/MSTP(快速生成树协议/多生成树协议)，该方案是IEEE目前的研究重点。
2、使用IS-IS(中间系统-中间系统)或OSPF(开放最短路径优先)协议来建立生成树。
在上述方案2中，当利用IS-IS建立了生成树后，由于每个网桥知道整个网络的拓扑情况，每个网桥创建的生成树包括了整个网络的生成树，因此，每个网桥知道任何节点所在的树分支，知道如何根据建立的生成树进行数据转发。
在上述方案1中，当利用生成树协议建立了生成树后，每个网桥只能知道一个树经过该网桥的根端口和指定端口，它不知道整个树的信息，因此若以入口为根进行单播包转发时，每个网桥不知道目的地址所接入的树分支，需要通过地址学习获得转发路径。
但是，由于每个网桥的生成树独立生成，当出现两个以上(包括两个)等价路径时，不同的树独立生成时对等价路径采用不同的阻塞方法造成路径选择的不一致，将会导致从一个网桥到另一个网桥之间的来回路径不一致。比如，在图2所示的网络中，将会导致从边沿桥A到边沿桥I的路径a(以A为树根)同从边沿桥I到边沿桥A的路径i(以I为树根)不一致。因此，上述以入口为根的转发机制由于路径不对称会造成地址学习的困难，会导致无法采用通常的源地址学习方法获得正常的转发路径。
在上述以入口根最短路径转发系统中，为了克服路径不对称造成的学习障碍，在现有技术中，IEEE提出了PATH向量对称路径生成方法。
PATH向量对称路径生成方法的基本原理是：确保从边沿桥A到边沿桥I的路径a同从边沿桥I到边沿桥A的路径i的一致。为了实施该方法，预先确定在利用MSTP(多业务传输节点)建立桥的过程中使用N位PATH向量，N不能小于网络内网桥的数量，并且给每个网桥分配一个固定bit位。
为了兼容MSTP原有的MSTP协议，将优先权向量(priority vector)中的{Root ID，Root Path Cost，designated Bridge ID，Port ID}中的designated Bridge ID换成了PATH向量，所以该向量的位数是64。另外预先采用一个算法(或静态配置)确保链路正反向的代价是一致的。
在上述PATH向量对称路径生成方法中，在多个生成树的建立过程中，按下述过程来创立和传播PATH向量：
每个网桥作为树根初始化一个空的PATH向量，并把该PATH向量添加到和该树根相应的BPDU(Bridge ProtocoI Data Unit，桥接协议数据单元)消息中传播。
当一个携带PATH向量的BPDU消息传播到某个网桥时，若该网桥能根据唯一最短根代价确定收到BPDU消息的端口为该BPDU消息相应树的根端口，则在BPDU消息包含的PATH向量中将分配给自己的位置填写为1，并储存该PATH向量在本地，然后继续向非根端口传播携带PATH向量的BPDU消息；否则，若网桥计算出相应树的两个最短等价根代价，则它按下面步骤处理：取出该两个等价根对应的两个PATH向量(并让PATH向量关于本桥的bit位都置1)，按一个规定准则确定阻塞其中一个PATH向量对应的路径。例如，将两个PATH向量的值换算成一个N位整数，值大的向量对应的路径被阻塞。
如图3所示，当以A为根的BPDU传到E时，E网桥在PATH向量对于于E的位置标记1，再将新构造的BPDU从2个不同的端口向H，G分别发送，当H收到以A为根的BPDU后，在PATH向量对于于H的位置标记1，而当G收到以A为根的BPDU后，在PATH向量对于于G的位置标记1，这样，每个网桥收到A为根的BPDU后，都会在其对应的位置标记1，当B收到从两条不同路径来的以A为根的BPDU，其PATH向量如表下对应的前两行，当E收到从两条不同路径来的以I为根的BPDU，其PATH向量如下述表1对应的后两行。
表1
 路径  A  B  C  D  E  F  G  H  I
 AEHCB  1  1  1  0  0  0  0  1  0
 AEGDB  1  1  0  1  0  0  1  0  0
 IBCHE  0  1  1  0  1  0  0  1  1
 IBDGE  0  1  0  1  1  0  1  0  1
通过上述方法可保证不同的树在其生成过程中，当出现等价路径，不同的生成树的协议过程能根据相应的两个等价PATH向量并采取相同的阻塞准则来确定被阻塞的路径，从而保证在使用不同的树进行转发数据时保证两个点之间的正反路径的一致性(即对称性)。
上述现有技术中的PATH向量对称路径生成方法的缺点为：由于PAHT向量的位数与网络规模成正比关系，PATH向量的位数与网络的扩展性的关联非常大，因此，该方法不利于网络的扩展。为了协议的兼容性，目前PATH向量的位数是64，显然已不满足扩展性需求。
在该方法中，每个网桥的bit(比特)位需要预先分配，并且依靠人工配置，这是一个不少的工作量。而且一旦由于操作失误，给新加入网络中的某个网桥分配的bit位与其他网桥的bit位相同，需要一个个查找是哪两个网桥配置错误，整个网络难以自动恢复，将会对整个网络造成灾难性后果。
在特殊得情况下，两等价路径跨越了完全相同网桥，只是端口不同，该方法没有解决这个问题。另外，该方法只能适用于点对点链路，对多点接入的链路，仍然会导致路径的不对称性。
发明内容
鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种最短路径桥中对称树的生成方法，从而可以在最短路径桥的在多生成树环境中，为不同的根网桥生成相应的对称路径。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种最短路径桥中对称树的生成方法，包括：
A、根网桥在优先权向量中设置初始沿途最大/小的网桥标识信息，向非根网桥发送携带所述优先权向量的配置消息；
B、所述非根网桥根据接收到的所述配置消息重新构造所述优先权向量，当采用最大网桥标识来选择根网桥对应的根路径时，如果所述非根网桥的网桥标识大于所述配置消息中携带的沿途最大网桥标识，则设置所述非根网桥的网桥标识为重新构造的优先权向量的沿途最大网桥标识；否则，所述优先权向量的沿途最大网桥标识不变；或者，当采用最小网桥标识来选择根网桥对应的根路径时，如果所述非根网桥的网桥标识小于所述配置消息中携带的沿途最小网桥标识，则设置所述非根网桥的网桥标识为重新构造的优先权向量的沿途最小网桥标识；否则，所述优先权向量的沿途最小网桥标识不变。
当存在到根网桥的路径开销总和相等的多个等价路径时，根据所述配置消息中携带的所述多个等价路径上的网桥标识的最大/小值来确定根网桥对应的根路径；所述非根网桥根据重新构造的优先权向量中包含的路径开销总和信息和沿途最大/小的网桥标识信息，确定并保存所述根网桥对应的根端口信息。
所述的步骤A具体包括：
当采用最大网桥标识来选择根网桥对应的根路径时，根网桥在优先权向量中设置初始沿途最大的网桥标识为全0；
或者，
当采用最小网桥标识来选择根网桥对应的根路径时，根网桥在优先权向量中设置初始沿途最小的网桥标识为全F。
所述的网桥标识包括：网桥的媒体接入控制MAC地址或者预先配置的域内唯一的网桥标记。
所述步骤B具体包括：
B1、所述非根网桥从各个端口接收到来自根网桥的所述配置消息后，重新设置并保存所述配置消息中的优先权向量中的路径开销总和、指定网桥标识、指定网桥端口、沿途最大/小的网桥标识信息；
B2、所述非根网桥将重新构造的各个优先权向量中包含的路径开销总和信息和初始沿途最大/小的网桥标识信息进行比较，确定并保存根网桥对应的根端口信息，并从非根端口发送携带重新构造的所述优先权向量的所述配置消息。
所述的步骤B2具体包括：
当所述非根网桥重新设置的各个优先权向量中包含多个最小路径开销总和相等、指定网桥标识不同、沿途最大/小网桥标识不同的优先权向量，则选择包含沿途最大/小网桥标识的优先权向量对应的配置消息经过的端口为所述根网桥对应的根端口。
所述的步骤B2具体包括：
当所述非根网桥重新设置的各个优先权向量中包含多个最小路径开销总和相等、指定网桥标识不同、沿途最大/小网桥标识相同的优先权向量，则根据所述非根网桥对应于所述沿途最大/小网桥标识对应的网桥的选路信息来确定所述根网桥对应的根端口。
所述的步骤B2还包括：
当所述非根网桥对应于所述沿途最大/小网桥标识对应的网桥的选路信息还没有确定，则将携带所述重新构造的优先权向量的配置消息继续发送出去，然后，所述非根网桥根据后续确定的所述选路信息确定所述根网桥对应的根端口。
所述的步骤B2还包括：
当根据所述选路信息确定的所述非根网桥对应于所述沿途最大/小网桥标识对应的网桥的根端口，不是所述包含所述最小路径开销总和的优先权向量相关的端口，则根据后续接收到的配置消息更新所述选路信息，并根据更新后的选路信息确定所述根网桥对应的根端口。
所述的步骤B2还包括：
当所述非根网桥对应于所述沿途最大/小网桥标识对应的网桥的选路信息更新后，将依赖于更新前的所述选路信息的所述非根网桥对应于其它根网桥的根端口选择信息进行相应的更新。
所述的步骤B2具体包括：
当所述非根网桥重新设置的各个优先权向量中包含多个最小路径开销总和相等、指定网桥标识相同、沿途最大/小网桥标识相同的优先权向量，则选择所述优先权向量相关的等价路径的两端端点中网桥标识最小的端点上最小的相关端口号的对应端口，作为所述根网桥对应的根端口。
所述的步骤B2具体包括：
当所述非根网桥重新设置的各个优先权向量中包含一个具有最小路径开销总和的优先权向量，则选择该具有最小路径开销总和的优先权向量对应的配置消息经过的端口为所述根网桥对应的根端口。
所述方法具体包括步骤：
F、网络中各个两两相连的网桥建立邻接关系，互相交换链路状态通告，各个两两相连的网桥获得并保存整个网络中所有两两相连的网桥之间的链路状态信息；
G、当所述网络中每个网桥根据所述保存的链路状态信息，计算出多个到其它根网桥的具有最小路径开销总和的路径时，则选择包含沿途最大/小网桥标识对应的网桥的路径作为到所述其它根网桥的根路径。
所述方法还包括：
每个网桥计算出到其它根网桥的根路径及该根路径对应的根端口后，向其相邻的直连网桥发送本网桥对所述其它根网桥的根端口信息，所述直连网桥根据接收到的所述根端口信息确定所述其它根网桥在所述直连网桥上的指定端口选择信息。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过在各个等价路径中根据路径上最大或最小的网桥ID来选择到根网桥的路径，和现有技术相比，具有如下优点：
1、在最短路径桥的多生成树环境里，为不同的根网桥生成对称路径，该路径的生成不需要预先配置向量位，减少了配置出错的可能性。
2、在以太网帧长扩大的环境下使用本发明所述方法，比如，扩展到大于1518字节情况下(目前有些厂家已经将传统以太网帧长扩展到9216字节、并且投入实际应用)，可以很容易突破64网桥限制。解决了现有技术中因为path vector向量位增加而需要修改BPDU帧格式的问题。
现有技术要支持128/256网桥，则必须将向量位扩大到128/256位(16/32字节)，则在BPDU里的字节数目大大增加，而本发明比较的是MAC地址，所以不会随着支持的网桥数目增加而扩大BPDU字节数。
3、当某条等价链路失效时或者得到更正时，而不需要对每个根网桥分别判断，当有一个最接近的网桥得到修正时，它会同时修正相关受影响的根网桥对应的根端口信息。
附图说明
图1为一种通过以太网网桥相连的网络结构示意图；
图2为一种通过以太网网桥相连的网络结构示意图；
图3为一种通过以太网网桥相连的网络结构示意图；
图4为本发明所述方法的实施例的处理流程图；
图5为一种通过以太网网桥相连的网络结构示意图；
图6为一种通过以太网网桥相连的网络结构示意图；
图7为一种通过以太网网桥相连的网络结构示意图；
图8为一种通过以太网网桥相连的网络结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种最短路径桥中对称树的生成方法。本发明的核心为：在各个等价路径中根据路径上最大或最小的网桥ID来选择到根网桥的路径。
下面结合附图来详细描述本发明，本发明所述方法适用于在最短路径桥中通过生成树协议、IS-IS协议和OSPF等协议来建立对称树。以生成树协议为例，本发明所述方法的实施例的处理流程如图4所示，包括如下步骤：
步骤4-1、在优先权向量中设置初始沿途最大/小的网桥ID(标识)信息。
本发明首先需要将传统MSTP优先权权向量中的{Root ID、Root PathCost、designated Bridge ID、Port ID}中增加该路径上沿途最大或最小的网桥ID信息，在本发明中，下面都以网桥传播途径上最大网桥ID为例来说明。上述网桥ID信息可以为网桥的MAC地址或者预先配置的域内唯一的网桥标记。以MAC地址为例，上述网桥ID信息即为：MAX_MAC_on_the_way(简称MAX_MAC)。于是，本发明所述的新的优先权向量为{Root ID、RootPath Cost、designated Bridge ID、designated Port ID、MAX_MAC}。
比如，在图5所示的通过以太网网桥互连的网络中，我们用各个字母代替各个网桥的MAC地址，也就是网桥ID，并且MAC地址的大小顺序为：A＜B＜C.....＜L＜M＜N＜O，各个线段上的数字表示端口路径开销，这个端口路径开销是通过算法自动计算的(与端口所支持的带宽有关)，或者通过静态配置的，对于通过一个线段连接的两个端口，端口路径开销要保持一致。
对于图5所示的网络，若依据现有技术中的传统的多生成树协议，分别建立以A、I为根的生成树，则所建立的分别以A和I为根的生成树的路径会不对称。
在以A为根网桥的生成树中，根桥A到I的路径开销(A-I)有三条最短等价路径AEHOJCBI、AEHOLDBI、AEGNMDBI，若根据传统MSTP优先权向量中的{Root ID、Root Path Cost、designated Bridge ID、Port ID}来比较，即比较指定桥ID，因为D＞C，则在网桥B会将B-＞C端口作为根端口，阻塞B-＞D端口，该阻断点如图5中的B附近的圆点所示，因此，B会选择路径AEHOJCB作为根网桥A的传播路径。
而在以I为根网桥的生成树中，根网桥I到A的路径开销(I-A)同样有上述三条最短等价路径。还是根据传统MSTP优先权向量中的{Root ID、RootPath Cost、designated Bridge ID、Port ID}来比较，即比较指定桥ID，因为H＞G，E会选择阻塞E-＞H端口，阻断点如图5中的E附近的圆点所示，这样A到I的生成树路径会选择IBDMNGEA，于是，造成了A到I和I到A的路径不一致。
在图5中存在多处路径相等的情况，并且出现了循环嵌套的现象，比如，E-H-O-L-D＝E-G-N-M-D＝7，B-D-L-O＝B-C-J-O＝5、E-H-O-L-D-B＝E-G-N-M-D-B＝B-C-J-O-H-E＝10，假设这些路径都是最短路径，本发明需要从这些最短的路径中选出对称路径，
步骤4-2、根网桥在优先权向量中设置初始MAX_MAC信息，向其直连网桥发送携带所述优先权向量的BPDU消息。
根网桥为建立其生成树，首先设置其初始MAX_MAC为0。如果采用最小网桥ID，则初始MAX_MAC为全F。将初始MAX_MAC设置到优先权向量中，并向其直连网桥发送携带该优先权向量的BPDU消息。
在图5所示的网络中，以网桥A为根网桥为例，A向其直连网桥E发出的BPDU消息中的优先向量为{Root ID＝MAC_A、Root Path Cost＝0、designated Bridge ID＝MAC_A，designated Port ID＝1，MAX_MAC＝0}。其中Root Path Cost表示路径开销总和，此时路径开销为A-A的路径开销，所以Root Path Cost＝0。designated Bridge ID表示指定网桥ID。designated Port ID表示指定端口号。
步骤4-3、直连网桥根据接收到的BPDU消息重新构造所述优先权向量，确定并保存根网桥对应的根端口信息，并从非根端口向其它网桥发送携带重新构造的所述优先权向量的所述BPDU消息；
每个直连网桥收到从根网桥发送过来的上述BPDU消息后，重新构造新的优先权向量，计算出的新的优先权向量中的新的路径开销信息，new rootpath cost＝root path cost+port path cost；确定新的MAX_MAC。以及根网桥对应的根端口信息。
直连网桥确定新的MAX_MAC的方法如下：直连网桥将本身的SELF_MAC与BPDU里的MAX_MAC比较，若SELF_MAC＞MAX_MAC，则新的MAX_MAC为SELF_MAC；若SELF_MAC＜MAX_MAC，则新的MAX_MAC还是为以前优先权向量中的MAX_MAC。
直连网桥具体如何确定根网桥对应的根端口信息将在下面描述。
直连网桥将上述确定的new root path cost、MAX_MAC和根网桥A对应的端口号信息进行保存，从各个非根端口分别发送携带相应的重新构造的优先权向量的BPDU消息。
在上述以网桥A为根网桥的例子中，E收到从A发送过来的上述BPDU消息后，计算new root path cost＝5+0＝5。因为，E＞A，所以MAX_MAC＝E。E选择的根网桥A对应的端口号为1。
然后，E将上述new root path cost、MAX_MAC和根网桥A对应的端口号信息保存在本地数据库。针对不同的非根端口分别设置不同的优先权向量，将上述new root path cost、MAX_MAC和根网桥A对应的端口号信息设置在优先权向量中，并从各个非根端口分别发送携带相应的优先权向量的BPDU消息。
在上述以网桥A为根网桥的例子中，E针对网桥H、G的优先权向量分别为{MAC_A、5、MAC_E、2，MAC_E}和{MAC_A、5、MAC_E、3、MAC_E}，这里designated Bridge ID变成了MAC_E。Port ID不同，是因为E连接H、G的端口分别为：2、3。然后，网桥E从端口2、3分别发送携带上述优先权向量的BPDU消息。
步骤44、其它网桥根据接收到的BPDU消息重新构造所述优先权向量，确定并保存根网桥对应的根端口信息，并从非根端口发送携带重新构造的所述优先权向量的BPDU消息。
每个其它网桥收到直连网桥发送过来的上述BPDU消息后，重新构造新的优先权向量，计算出新的优先权向量中的的新的路径开销信息，new rootpath cost＝root path cost+port path cost、按照上述根网桥确定MAX_MAC的方法确定新的MAX_MAC。同时确定和根网桥对应的根端口信息。
每个其它网桥将确定的new root path cost、MAX_MAC和根网桥A对应的根端口信息进行保存，设置新的优先权向量，从各个非根端口分别发送携带相应的优先权向量的BPDU消息。
在上述图5所示的网络中，每个网桥都以自己为根网桥发送BPDU消息来建立自己的生成树，即每个网桥都要进行上述网桥A进行的发送BPDU消息的过程。网络中的每个网桥都要收到来自其它各个网桥的BPDU消息，每个网桥都要根据收到的BPDU消息，确定并保存针对其它各个网桥的new rootpath cost、MAX_MAC和对应的根端口信息。
在上述图5所示的网络中，部分网桥确定的根网桥ID、最短路径开销(root path cost)、MAX_MAC、designated Bridge ID信息如表2所示。
表2
接收网桥     E     H     O     C     M     D     B     B
根网桥ID     A     A     A     A     A     A     O     A
最短路径开销     5     8     10     14     11     12     5     15
经过路径的最大网桥地址     O     E     H     O     N     O     L     O
designatedBridge ID     A     E     H     O     N     L     D     D
在上述本发明所述方法中，各个接收网桥(包括根网桥、其它网桥)确定根网桥对应的根端口的方法如下：
1、接收网桥先比较各个端口计算出的到根网桥的root path cost，即经过各个端口的路径上的到根网桥的路径开销总和，在各个路径上的到根网桥的路径开销总和不相等的情况下，选路径开销总和最小的路径对应的端口为根网桥对应的根端口。比如以L为例子，分别从两个端口接收到来自根网桥A的BPDU，通过计算路径开销总和，从O对应端口过来的路径开销总和是11，从D对应端口过来的路径开销总和是13，则L针对根网桥A，则会选与O相连的端口作为根端口。
2、在接收网桥在各个端口计算出的到根网桥的路径开销总和相等，而designated Bridge ID不相同的情况下，则比较经过各个端口的路径上的最大网桥ID(即MAX_MAC)，也就是经过各个端口的路径上的最大的MAC地址，若各条路径上的最大MAC地址不相同，则选择MAC地址最大的路径对应的端口为根网桥对应的根端口。
比如，在图5所示的网络中，从A到D有两条相等的路径A-E-H-O-L-D和A-E-G-N-M-D，该两条路径是所有路径中开销总和最短的路径。A-E-H-O-L-D的路径上最大的MAC地址是O，而另一条路径A-E-G-N-M-D最大的MAC地址是N，这两条路径开销总和相等，从D-A两条路径上也是一样，由于O＞N，所以对网桥D来说，若以A为根，则阻断点在M-D的端口上，反过来，若以D为根建立网桥，则E在G-E阻断，这样A-D、D-A会选择对称的路径A-E-H-O-L-D。同理，在B-C-J-O、B-D-L-O这两条等价路径上，因为L＞J，B和O通过同样的判断会选择对称的路径B-D-L-O。
3、在接收网桥在各个端口计算出的到根网桥的路径开销总和相等、designated Bridge ID不相同，并且MAX_MAC都相同的情况下，则通过下述描述来选择根网桥对应的根端口。
若接收网桥从2个或多个端口接收到来自根网桥Y的BPDU消息，从各个端口上计算出来的root path cost都相等，并且和其他的路径相比，其rootpath cost是最小的，但是这些BPDU中携带的MAX_MAC是相同的X网桥，这里X是非特定的，则接收网桥在本网桥上查询本网桥与以网桥X为根网桥之间的生成树选路信息，也就是对应于根网桥X的生成树在本网桥上的根端口选择信息，并根据此选路信息来确定根网桥Y在本接收网桥上根端口，并将网桥X记录到该根网桥Y在本网桥上对应的数据库里的MAX_MAC。
比如，在图5所示的网络中，从A到B有两条等价路径A-E-H-O-J-C-B，A-E-H-O-L-D-B，这两条路径的最大MAC地址都为O，O就是上述的网桥X。此时，B就需要查询对应于根网桥O的生成树在本网桥上的根端口选择信息，通过查询结果来选择根网桥A在本网桥上对应的根端口。
图5所示的网络为多路径桥，即以每个网桥为根建立入口桥的路径，B、D、O、M、H....这些网桥都在以自己为根，从自己向直连网桥发送以自己为根的BPDU，这些直连网桥确定根端口的同时，将这些根端口对应的BPDU向其他非根端口转发出去。同时，这些直连网桥也在选择到别的网桥的根端口以及指定端口，建立自己到别的网桥的最短路径，B到A的路径实际上是依赖B到O的路径，以A为根的配置BPDU包经过O然后到达B，通常情况下应该是B已经建立了以O为根的到达B最佳路径，即B已经选择了某个端口作为对应根网桥O的根端口了，当以网桥O为根的配置BPDU到达B时。经过比较(因为L＞j)B会选择从D过来的端口作为根端口，阻断C-B的端，最后B会选择A-E-H-O-L-D-B路径。即选择B到D的端口为根网桥A对应的端口。同样，B-A的路径判断也基于上述原理，其最后选择的路径是一致的，A会选择对称的B-D-L-O-H-E-A路径。
若本网桥与网桥X之间的选路信息暂时还没有确定，则设置一个定时器，时长可以是2到3个hello time(问候时长)时长，并同时将该根网桥的配置信息继续从其他端口传播出去，等候本网桥与网桥X之间的确定选路信息，即等待以网桥X自身为根网桥的BPDU到达本网桥B。若上述定时器多次超时，说明网桥X与本网桥之间的两条最短路径出现了问题。
例如，在图5所示的网络中，B分别从C和D收到根网桥A的BPDU，该BPDU中携带的MAX_MAC都为网桥O，但是B还没有建立以O为根网桥的根端口选择信息，则B将该BPDU继续从其他端口发送出去，并设置定时器等候以O为根的配置BPDU到达，在以O为根的配置BPDU到达后。若查询该BPDU获得的根端口不是等价最短路径相关的任何一个端口，则抛弃查询获得的根端口信息，继续等待其它以O为根的其它配置BPDU到达，继续查询配置BPDU，若后续有更优信息，则更换端口，并将这个更优信息继续往其他端口传递。
比如，在图6所示的通过以太网网桥相连的网络中，路径O-H-C-B和路径O-G-D-B的路径代价相同。路径B-O的直连路径开销大于路径O-H-C-B和路径O-G-D-B的路径开销。O的网桥ID值最大。各个网桥ID大小按字母排序为：A＜B＜C＜....＜E＜H＜I＜...＜O。A创建以自己为根的生成树实例，并开始向O发送BPDU，该BPDU按照上述传递方法逐跳向B传递。
O也同样按照上述方法启动、发送以O为根的BPDU，但比树A稍迟。B根据收到两个关于根网桥A的BPDU，并知道存在两个到A的最短路径，这两个最短路径优先向量中的“最大MAC值”相等(也就是是O的网桥ID值。因此它无法直接确定根端口，结果B查询关于以O为根的根端口信息。
由于以O为根的生成树实例启动晚，所以B目前只收到了从P3端口过来的来自根网桥O的BPDU。这样B在因关于树A的两个最短等价路径无法判断根端口而查询树O的根端口时，获得的根端口不是等价最短路径相关的任何一个端口。于是，B抛弃查询获得的根端口信息，继续等待其它配置BPDU到达，同时将更新后的根网桥A的配置BPDU继续往下传递。
若本网桥与某个根网桥X之间的选路信息由于消息丢弃或延迟等错误原因而暂时未确定根端口，则当上游网桥传递了该根网桥(以X网桥为根)的正确BPDU到达后，在本网桥上要修正该根网桥对应的根端口选择信息，同时本网桥还要查询与网桥X有关，且有等价路径的其他根网桥选路信息，并做相应更新。同时，本网桥要查询数据库里与网桥X有关的其他根网桥选路信息，因为若某个其他根网桥在本网桥的根端口选择信息依赖于刚才修正的网桥X，即X是某个根网桥到达本网桥路径上的MAX_MAC，并且该路径最短，那么它以前对应的端口信息可能有错误，所以应该同样修正过来。
例如，在图6所示的网络中，从B到A有两条最短等价路径，A-O-H-C-B和A-O-G-D-B。两个路径上的最大MAC地址都相同为O。这时B不能通过路径开销及MAX_MAC来直接确定选择哪个端口，B需要查询以O为根网桥对应的端口选择信息，B的选路信息时，由于某种原因，C丢弃或者延迟了以O为根网桥的配置BPDU，此时B只收到从D过来的以O为根的配置BPDU，则B选择以O为根网桥对应根端口肯定选择D-B，那么B选择以A为根网桥对应端口时也参考O，也是以与D相连的端口为优。当下一个以O为根网桥的配置BPDU经过H、C而到达B时，B通过比较该端口(C-B)过来的路径开销与从D过来的路径开销是一样的，路径O-H-C-B和路径O-G-D-B上的最大MAX_MAC分别为H、G，通过比较H＞G。于是B会修改以O为根网桥对应端口的选路信息，同时，B要查询数据库里与网桥O有关的信息，因为若某个根网桥在B上信息依赖O，即O是某个根网桥配置BPDU里的MAX_MAC，那么它以前对应的端口信息可能有错误，所以应该同样修正过来。
比如，根网桥A在B上对应的根端口信息就依赖根网桥O在B上对应的根端口信息，所以要修正根网桥A在B上对应的根端口信息，若有多个根网桥在B上对应的根端口信息依赖于根网桥O在B上对应的根端口信息，也同样要修正过来。同理，若A比O的MAC地址大，那么又有其他根网桥X在B上的选路端口信息依赖A，A是其他根网桥X到网桥B最短路径上最大的MAC地址，那么又要修正根网桥X在网桥B上对应的根端口选路信息，这是一个循环嵌套查找修正过程，当然，所有的这些操作都在网桥B上完成，所做的只是查询数据库，修改数据库信息。这样就解决了不同树因生成时间不同而带来的关联问题。
4、在接收网桥在各个端口计算出的到根网桥的路径开销总和相等、designated Bridge ID也相同的情况下，则表明各个等价路径跨越了完全相同的网桥。于是，比较等价路径两端端点的本地网桥ID，找出网桥ID较小的网桥，再比较网桥ID较小者的和各个最短路径关联的两个端口号(Port ID)，连接较小端口号对应端口的最短路径作为到根网桥的路径。
比如，在图7所示的通过以太网网桥相连的网络中，a1和a2是两个链路的代价，假定a1＝a2，则在网桥A和网桥B之间出现了两个等价路径，并且这两个等价路径跨两个相同的网桥。于是，比较网桥A和网桥B的网桥ID，这里A小于B，则选择网桥A上两个相关联的端口号(Port ID)来比较，Port_A_1对应Port_B_2，Port_A_2对应Port_B_1，通过比较A上的两个端口号大小，网桥B选择Port_B_2作为根端口，而以后A也经过同样的比较后选择Port_A_1作为根端口，这样无论A、B都会选择同一路径。
本发明所述通过比较路径上最大或最小的网桥ID来选择到根网桥的路径的方法同样可以适用于IS-IS协议。IS-IS协议使用该方法来建立对称生成树的过程的详细描述如下。
在使用IS-IS来建立生成树时，网桥之间需要使用IS-IS来建立邻接关系，并通过IS-IS交换LSA(链路状态通告)。比如，在图8所示的通过以太网网桥相连的网络中，各个字母代表各个网桥的MAC地址，并且A＜B＜C.....＜L＜M＜N＜O，线段上的数字表示端口路径开销。
H通过和O、G、F、B建立邻接关系、交换LSA后，可以获得如下述表3所示的LSA信息。
表3
  直连网桥ID O G F B
  H 1 3 2 9
  H上对应端口 Hp4 Hp1 Hp3 Hp2
同样每个一两两相连的直连网桥都会交换链路状态信息。比如，B可以获得如下述表4所示的从直连网桥收到的LSA信息。
表4
直连网桥ID I  C  D  H
B 1  1  3  9
B上对应端口 Bp4  Bp1  Bp3  Bp2
每个网桥都收集了任意与之直接的网桥之间的路径开销信息，并且将该信息向其邻居泛洪，通过互相交换和泛洪，当整个拓朴稳定后，同域内每个网桥上都保存了任意两两直连网桥之间路径开销，每个网桥上都保存了如下述表5所示的路径开销信息。
表5
    Cost/port     A     B     C     D     F     G     H     I     O
    A     2
    B     1     3     9     1
    C     2
    D     1
    F     2
    G     3
  H   1
  I
目前一种基于上述每个网桥都保存的路径开销信息构造最短路径树的方法为：按非降次序逐条构造从V0到各个节点的最短路径，第一步找到和V0相距最短的节点以及到这个节点的路径，第二步找到和V0相距次短的节点以及到这个节点的路径，如此反复，最后找到V0到所有节点的最短路径，构造出整棵最短路径树。但是，纯粹是根据该方法，在VO到某个网桥有2条及多条等价路径时，无法确定对称树路径。
若本网桥依据上述方法构造出了完整的以自己为根的最短路径树，也就确定了以其他网桥为根网桥在本网桥上对应的根端口、指定端口和非指定端口。
以B为例子，B先看看有哪些网桥与自己直连，有C、D、H、I。则根据上述方法，B建立以自己为根的最短路径树的过程如下述表6所示。
表6
  候选路径集合   路径长度   集合A   最短路径   该最短路径上最大MAC   该最短路径对应的端口   步骤说明
  BIBDBCBH   1319   B   Null   Null   Null   在初始状态，最短路径树中只有节点B，候选路径就是B直接相连的边代表的路径。
  BDBHBCG   393   B、I、C   BIBC   NullNull   P4p1   BI，BC在所有候选路径中最短，所以放入最短路径树，B，I，C放入集合A。考察所有以刚放入集合A的节点I，C为起点的边的终点，I没有，而C只有G，对其中不在集合A中的节点，这里只有节点G，计算从B出发经节点C，到达G的路径BCG的值，因为候选路径中没有到G的路径，所以BCG路径直接放入候选路径集合，
  BDFBGH   46   B，I，C，D，G   BIBCBDBCG   NullNullNullC   P4P1P3p1   BCG，BD在所有候选路径中最短，所以BCG，BD放如最短路径集合，D，G放入集合A中，考察以最短路径节点为起点的边的终点，分别有H，F，计算BGH＝6，BDF＝4，从B到H有2条路径，在所有候选路径中8GH较短，
 则将BH从候选路径中去掉
  BGH   6   B，I，C，D，G，F   BIBCBDBCGBDF   NullNullNullCD   P4P1P3P1p3  上述候选路径中BDF最短，F又不在集合A中，则把F放入集合A中，考察刚放入集合A中以F为起点的边终点，有H，计算BFH＝6，放入候选路径中，这样候选路径中就有了BFH，BGH两条等价路径。
  BGHBFH   66   B，I，C，D，G，F，H   BIBCBDBCGBDFBGH   NullNullNullCDG   P4P1P3P1p3p1  到达H现在有两条候选路径，路径开销相等，按照OSPF等路由算法，则需要都保存，但是由于要解决MAC地址学习问题，两个网桥B，H要生成对称树，我们来比较该路径上最大(小)MAC地址，G＞D，则选择BGH作为唯一路径，在网桥B上对应的端口为Bp1。
  BHO   7   B，I，C，D，G，F，H，O   BIBCBDBCGBDFBGH   NullNullNullCDG   P4P1P3P1p3p1  考察刚放入集合A中以H为起点的边终点，有唯一节点0，BH0＝7，放入候选路径中，由于只有唯一一条，则0也被选入集合A中，同理，节点A也被选入集合A
  B，I，C，D，GF，H，O，A   BIBCBDBCGBDFBGHBGHOBGOA   NullNullNullCDGHO   P4P1P3P1p3p1P1P1  这样，通过逐次比较，B建立了到其他所有节点的最短路径，对应的路径开销总合，路径上最大MAC地址，该路径在本网桥上对应的端口，如表6所示。
每个网桥计算自己到其他网桥的最优路径，根据最优路径在本网桥上来确定以其他网桥为根网桥对应的根端口选择信息，而将这些根端口的选择信息告知相应的直连网桥，让这些直连网桥确定对应的指定端口。比如B，建立的到其他网桥的最短路径及该路径对应的端口信息如下述表7所示。这些端口也就是对应根网桥的根端口。
表7
 B   A   C   D   F   G   H   I   O
 到B的路径开销及路径上最大网桥ID   9/O   1/null   3/null   4/D   4/C   6/G   I/null   7/H
 B上对应的端口   Bp1   Bp1   Bp3   Bp3   Bp1   Bp1   Bp4   Bp1
当B确定了C、G、H、O、A在B上对应的根端口是Bp1，D、G在B上对应根端口是Bp3，I在B上对应的根端口是Bp4，B通过这些端口向其他直连网桥(C、D、I)通知其对应的端口选择信息，则在网桥C上就可以建立以其他网桥为根的指定端口信息，则对应网桥C，它从Cp2收到了C、G、H、O和A对应的信息后，则C可以确定Cp2就是根网桥C、G、H、O、A对应的指定端口。同理，D可以确定Dp2就是根网桥D、F对应的指定端口号，而Bp2，Hp3端口既不是任意根网桥对应的根端口，也不是任意根网桥对应指定端口，它们两不接收，也不转发任何用户数据，同样的D、F....等网桥也在本网桥上计算到其他网桥的最短路径，这样通过每个网桥在本网桥上确定了以其他网桥为根对应的根端口，再通告给其他对应的直连网桥确定指定端口，就确定了所有网桥之间的最短路径树。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1、一种最短路径桥中对称树的生成方法，其特征在于，包括：
A、根网桥在优先权向量中设置初始沿途最大/小的网桥标识信息，向非根网桥发送携带所述优先权向量的配置消息；
B、所述非根网桥根据接收到的所述配置消息重新构造所述优先权向量，当采用最大网桥标识来选择根网桥对应的根路径时，如果所述非根网桥的网桥标识大于所述配置消息中携带的沿途最大网桥标识，则设置所述非根网桥的网桥标识为重新构造的优先权向量的沿途最大网桥标识；否则，所述优先权向量的沿途最大网桥标识不变；或者，当采用最小网桥标识来选择根网桥对应的根路径时，如果所述非根网桥的网桥标识小于所述配置消息中携带的沿途最小网桥标识，则设置所述非根网桥的网桥标识为重新构造的优先权向量的沿途最小网桥标识；否则，所述优先权向量的沿途最小网桥标识不变；
当存在到根网桥的路径开销总和相等的多个等价路径时，根据所述配置消息中携带的所述多个等价路径上的网桥标识的最大/小值来确定根网桥对应的根路径；所述非根网桥根据重新构造的优先权向量中包含的路径开销总和信息和沿途最大/小的网桥标识信息，确定并保存所述根网桥对应的根端口信息。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤A具体包括：
当采用最大网桥标识来选择根网桥对应的根路径时，根网桥在优先权向量中设置初始沿途最大的网桥标识为全0；
或者，
当采用最小网桥标识来选择根网桥对应的根路径时，根网桥在优先权向量中设置初始沿途最小的网桥标识为全F。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的网桥标识包括：网桥的媒体接入控制MAC地址或者预先配置的域内唯一的网桥标记。
4、根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：
B1、所述非根网桥从各个端口接收到来自根网桥的所述配置消息后，重新设置并保存所述配置消息中的优先权向量中的路径开销总和、指定网桥标识、指定网桥端口、沿途最大/小的网桥标识信息；
B2、所述非根网桥将重新构造的各个优先权向量中包含的路径开销总和信息和初始沿途最大/小的网桥标识信息进行比较，确定并保存根网桥对应的根端口信息，并从非根端口发送携带重新构造的所述优先权向量的所述配置消息。
5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步骤B2具体包括：
当所述非根网桥重新设置的各个优先权向量中包含多个最小路径开销总和相等、指定网桥标识不同、沿途最大/小网桥标识不同的优先权向量，则选择包含沿途最大/小网桥标识的优先权向量对应的配置消息经过的端口为所述根网桥对应的根端口。
6、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步骤B2具体包括：
当所述非根网桥重新设置的各个优先权向量中包含多个最小路径开销总和相等、指定网桥标识不同、沿途最大/小网桥标识相同的优先权向量，则根据所述非根网桥对应于所述沿途最大/小网桥标识对应的网桥的选路信息来确定所述根网桥对应的根端口。
7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的步骤B2还包括：
当所述非根网桥对应于所述沿途最大/小网桥标识对应的网桥的选路信息还没有确定，则将携带所述重新构造的优先权向量的配置消息继续发送出去，然后，所述非根网桥根据后续确定的所述选路信息确定所述根网桥对应的根端口。
8、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的步骤B2还包括：
当根据所述选路信息确定的所述非根网桥对应于所述沿途最大/小网桥标识对应的网桥的根端口，不是所述包含所述最小路径开销总和的优先权向量相关的端口，则根据后续接收到的配置消息更新所述选路信息，并根据更新后的选路信息确定所述根网桥对应的根端口。
9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的步骤B2还包括：
当所述非根网桥对应于所述沿途最大/小网桥标识对应的网桥的选路信息更新后，将依赖于更新前的所述选路信息的所述非根网桥对应于其它根网桥的根端口选择信息进行相应的更新。
10、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步骤B2具体包括：
当所述非根网桥重新设置的各个优先权向量中包含多个最小路径开销总和相等、指定网桥标识相同、沿途最大/小网桥标识相同的优先权向量，则选择所述优先权向量相关的等价路径的两端端点中网桥标识最小的端点上最小的相关端口号的对应端口，作为所述根网桥对应的根端口。
11、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步骤B2具体包括：
当所述非根网桥重新设置的各个优先权向量中包含一个具有最小路径开销总和的优先权向量，则选择该具有最小路径开销总和的优先权向量对应的配置消息经过的端口为所述根网桥对应的根端口。
12、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括步骤：
F、网络中各个两两相连的网桥建立邻接关系，互相交换链路状态通告，各个两两相连的网桥获得并保存整个网络中所有两两相连的网桥之间的链路状态信息；
G、当所述网络中每个网桥根据所述保存的链路状态信息，计算出多个到其它根网桥的具有最小路径开销总和的路径时，则选择包含沿途最大/小网桥标识对应的网桥的路径作为到所述其它根网桥的根路径。
13、根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
每个网桥计算出到其它根网桥的根路径及该根路径对应的根端口后，向其相邻的直连网桥发送本网桥对所述其它根网桥的根端口信息，所述直连网桥根据接收到的所述根端口信息确定所述其它根网桥在所述直连网桥上的指定端口选择信息。
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