CN101478497A - 防止瞬时环路的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了防止瞬时环路的方法和装置。方法包括：为改进生成树中的每个端口设置一个根端口选择标志，并初始化该标志指示“未被选择”，当一个端口被选为根端口时，将该端口的根端口选择标志更改为指示“被选择”；为每个端口设置一个ReRoot状态进入标志，并初始化该标志指示“未进入”；发现改进生成树中的一个端口的ReRoot状态进入机制被触发，判断该根端口的根端口选择标志指示“被选择”、ReRoot状态进入标志指示“未进入”是否同时成立，若是，触发该根端口进入Reroot状态，且将该端口的ReRoot状态进入标志更改为指示“已进入”。本发明可以防止改进生成树中产生瞬时环路。
Description
技术领域
本发明涉及生成树技术领域，具体涉及防止瞬时环路的方法和装置。
背景技术
生成树协议(STP，Spanning Tree Protocol)是根据国际电子电气工程师协会(IEEE，Institute of Electrical and Electronics Engineering)制定的802.1D标准建立的，用于在局域网中消除数据链路层物理环路的协议。运行该协议的设备通过彼此交互信息发现网络中的环路，并有选择地对某些端口进行阻塞，最终将环路网络结构修剪成无环路的树型网络结构，从而防止报文在环路网络中不断增生和无限循环，避免设备由于重复接收相同报文造成报文处理能力下降的问题发生。
STP不能快速迁移，即使是在点对点链路或边缘端口，也必须等待2倍转发延迟的时间延迟，端口才能迁移到转发状态。
快速生成树协议(RSTP，Rapid Spanning Tree Protocol)是STP协议的优化版。其“快速”体现在：当一个端口被选为根端口和指定端口后，其进入转发状态的延时在某种条件下大大缩短，从而缩短了网络最终达到拓扑稳定所需要的时间。
多生成树协议(MSTP，Multiple Spanning Tree Protocol)可以弥补STP和RSTP的缺陷，它既可以快速收敛，也能使不同虚拟局域网(VLAN，VirtualLocal Network)的流量沿各自的路径转发，从而为冗余链路提供了更好的负载分担机制。
RSTP与MSTP中，端口快速迁移是有前提条件的，对于指定端口而言，需要和下游的端口进行握手，收到握手响应后可以迁移到转发状态；而对于根端口而言，需要在本桥上完成最近根端口(ReRoot，Resent Root)流程，再迁移到转发，此过程阻塞所有的指定端口，以防止临时环路产生。但是根据目前的各版本的RSTP和MSTP标准，如果一个端口被选为根端口之前处于转发状态，则该端口被选为根端口之后维持转发状态，此时不需要经过ReRoot流程。例如：IEEE目前发布的最新MSTP草案及最新的RSTP标准文档802.1D 2004中都规定：根端口进入ReRoot状态的条件是端口不处于转发状态并且之前未进入过ReRoot状态。这种实现机制导致某些组网环境下，RSTP和MSTP在根端口迁移过程中存在瞬时的环路。以下以一个具体例子进行说明：
图1-1为一个RSTP组网图，如图1所示，SW1为根桥(PR，PrimaryRoot)，SW1具有端口P13和P15，SW3具有端口P31、P32和P34，SW2具有端口P23和P24，SW4具有端口P42、P43和P45，SW5具有端口P51和P54，其中，SW3的端口P31为根端口，P32和P34为指定端口；SW2的端口P23为根端口，P24为指定端口；SW4的端口P45为根端口，P42和P43为替换端口；SW5的端口P51为根端口，P54为指定端口。
当SW3与SW1之间的链路发生故障后，生成树演变为图1-2，如图1-2所示，与图1-1相比，SW3的端口P31和SW1的端口P13都变为故障端口都处于阻塞状态；SW3的端口P34变为根端口，P32变为替换端口；SW2的端口P24变为根端口，P23变为指定端口；SW4的端口P42、P43变为指定端口。
当SW3与SW1之间的故障链路恢复正常时，生成树要重新演变为如图1-1所示，此时，端口P31被选为根端口，端口P32和P34被选为指定端口。由于P31之前为故障端口，处于阻塞状态，所以根端口P31会进入ReRoot状态，阻塞端口P34和P32，同时，P31回应给端口P13握手同意报文，端口P13和P31均进入转发状态；紧接着端口P32和P34接着会向下游进行握手流程，SW2上端口P23被选为根端口，端口P24被选为指定端口，由于P23之前为指定端口，处于转发状态，因此P23不会进入根端口的ReRoot状态，直接回应给P32握手同意报文，端口P32可进入转发状态，设端口P32进入转发状态的时刻为T1，与此同时，端口P42会收到P24发送的桥协议数据单元(BPDU，Bridge Protocol Data Unit)报文，被选为替换端口进入阻塞状态，设端口P42进入阻塞状态的时刻为T2。
可以看出：若要防止瞬时环路，必须满足：T1晚于T2，即：P32由阻塞状态进入转发状态的时刻晚于P42由转发状态进入阻塞状态的时刻，但是在实际情况中，T1和T2两个时刻并没有严格的先后限制，先阻塞P42还是先放开P32依赖于SW4和SW3系统的繁忙程度，如果T1早于T2，则就会出现瞬时环路。
发明内容
本发明提供防止瞬时环路的方法和装置，以防止改进STP中出现瞬时环路。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种防止瞬时环路的方法，包括：
为改进生成树中的每个端口设置一个根端口选择标志，并初始化该标志指示“未被选择”，当一个端口被选为根端口时，将该端口的根端口选择标志更改为指示“被选择”；为每个端口设置一个ReRoot状态进入标志，并初始化该标志指示“未进入”；
发现改进生成树中的一个端口的ReRoot状态进入机制被触发，判断该端口的根端口选择标志指示“被选择”、ReRoot状态进入标志指示“未进入”是否同时成立，若是，触发该根端口进入Reroot状态，且将该端口的ReRoot状态进入标志更改为指示“已进入”。
所述改进生成树为快速生成树或多生成树。
一种防止瞬时环路的方法，包括：
为每个端口设置一个根端口选择标志，并初始化该标志指示“未被选择”，当一个端口被选为根端口时，将该端口的根端口选择标志更改为指示“被选择”；为每个端口设置一个ReRoot状态进入标志，并初始化该标志指示“未进入”；
发现改进生成树中的一个端口的ReRoot状态进入机制被触发，判断该端口是否满足：根端口选择标志指示“被选择”、当前不处于转发状态两个条件中的一个，且满足：ReRoot状态进入标志指示“未进入”，若是，触发该根端口进入ReRoot状态，且将该端口的ReRoot状态进入标志更改为指示“已进入”。
所述改进生成树为快速生成树或多生成树。
一种防止瞬时环路的装置，包括：
ReRoot相关标志设置模块，为改进生成树中的每个端口设置一个根端口选择标志，并初始化该标志指示“未被选择”，发现一个端口被选为根端口，则设置该端口的根端口选择标志指示“被选择”；根据ReRoot状态触发模块发来的携带端口标识的更改ReRoot状态进入标志指示，将该端口标识对应端口的ReRoot状态进入标志更改为指示“已进入”；
ReRoot状态触发模块，发现改进生成树中的一个端口的ReRoot状态进入机制被触发，从ReRoot相关标志设置模块获取该端口的根端口选择标志和ReRoot状态进入标志，若发现该根端口选择标志指示“被选择”，且该ReRoot状态进入标志指示“未进入”，则触发该根端口进入ReRoot状态，且向ReRoot相关标志设置模块发送携带端口标识的更改ReRoot状态进入标志指示。
一种防止瞬时环路的装置，包括：
ReRoot相关标志设置模块，为改进生成树中的每个端口设置一个根端口选择标志，并初始化该标志指示“未被选择”，发现一个端口被选为根端口，则设置该端口的根端口选择标志指示“被选择”；根据ReRoot状态触发模块发来的携带端口标识的更改ReRoot状态进入标志指示，将该端口标识对应端口的ReRoot状态进入标志更改为指示“已进入”；
ReRoot状态触发模块，发现改进生成树中的一个端口的ReRoot状态进入机制被触发，从ReRoot相关选择标志设置模块获取该端口的根端口选择标志和ReRoot状态进入标志，若发现满足：该根端口选择标志指示“被选择”、该根端口当前不处于转发状态两个条件中的一个，且满足：该ReRoot状态进入标志指示“未进入”，则触发该根端口进入ReRoot状态，且向ReRoot相关标志设置模块发送携带端口标识的更改ReRoot状态进入标志指示。
与现有技术相比，本发明中，为改进生成树中的每个端口设置一个根端口选择标志，并初始化该标志指示“未被选择”，当一个端口被选为根端口时，将该端口的根端口选择标志更改为指示“被选择”；为每个端口设置一个ReRoot状态进入标志，并初始化该标志指示“未进入”；发现改进生成树中的根端口的ReRoot状态进入机制被触发，判断该根端口是否满足：根端口选择标志指示“被选择”且ReRoot状态进入标志指示“未进入”；或者，判断该端口是否满足：根端口选择标志指示“被选择”、当前不处于转发状态两个条件中的一个，且满足：ReRoot状态进入标志指示“未进入”，若是，触发该根端口进入ReRoot状态，且将该端口的ReRoot状态进入标志更改为指示“已进入”。本发明避免了在一次改进生成树演变过程中，一个端口由阻塞状态进入转发状态的时刻早于另一端口由转发状态进入阻塞状态的情形的发生，防止了瞬时环路的产生。
附图说明
图1-1为一个RSTP组网图；
图1-2为图1-1中的一条链路故障后的RSTP组网图；
图2为本发明实施例一提供的防止改进STP产生瞬时环路的流程图；
图3为本发明实施例二提供的防止改进STP产生瞬时环路的流程图；
图4为本发明实施例提供的防止改进STP产生瞬时环路的装置的组成图。
具体实施方式
由图1-1和图1-2可以看出，现有技术方案会引起瞬时环路的根本原因在于，对根端口进入ReRoot状态的限制条件过严，导致根端口如：端口P23需要进入ReRoot状态的一些情形被遗漏。本发明的基本思想是：对于每个根端口，若该根端口满足：被新选为根端口且在新选为根端口后未进过ReRoot状态；或者满足：被新选为根端口或当前不处于转发状态，且在被新选为根端口后未进过ReRoot状态，则触发该根端口进入ReRoot状态。
本发明中，将STP的优化版本统称为改进STP，例如：改进STP可以是RSTP、MSTP等。
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图2为本发明实施例一提供的防止改进STP产生瞬时环路的流程图，如图2所示，其具体步骤如下：
步骤201：为每个端口设置一个根端口选择标志，并初始化该标志为“0”，为每个端口设置一个ReRoot状态进入标志，并初始化该标志为“0”。
对于RSTP，可在端口角色选择(PRS，Port Roles Selection)状态机的updtRolesTree()函数中，为每个端口设置一个bNeedReRoot变量，并初始化该变量为False，以表示该端口未被选为根端口；当一个端口被选为根端口时，设置该端口的bNeedReRoot变量为True。当一个端口的端口角色迁移(PRT，Port Roles Transferring)状态机发现该端口的bNeedReRoot变量为True，且该端口在新选为根端口后未进过ReRoot状态，则触发该端口进入ReRoot状态。
对于MSTP，可在PRS状态机的updtRolesTree()函数中，为每个端口实例设置一个bNeedReRoot变量，并初始化该变量为False，以表示该端口实例未被新选为根端口；当一个端口实例被新选为根端口时，设置该端口实例的bNeedReRoot变量为True。当一个端口的一个实例的PRT状态机发现该端口的该实例的bNeedReRoot变量为True，且该端口在新选为根端口后未进过ReRoot状态，则触发该端口进入ReRoot状态。
步骤202：当发现一个端口由非根端口变为根端口时，将该端口的根端口选择标志置为“1”；当发现一个端口由根端口变为非根端口时，将该端口的根端口选择标志置为“0”。
步骤203：发现一个端口的ReRoot状态进入机制被触发，判断该端口的根端口选择标志为“1”、ReRoot状态进入标志为“0”是否同时成立，若是，执行步骤204；否则，执行步骤205。
无论是RSTP还是MSTP，都有一个机制来触发根端口进入ReRoot状态的判断。
步骤204：触发该根端口进入ReRoot状态，将该根端口的ReRoot状态进入标志置为“1”，本流程结束。
步骤205：不触发该根端口进入ReRoot状态。
上述步骤202与步骤203～205在执行顺序上没有先后之分。
图3为本发明实施例二提供的防止改进STP产生瞬时环路的流程图，如图3所示，其具体步骤如下：
步骤301：为每个端口设置一个根端口选择标志，并初始化该标志为“0”，为每个端口设置一个ReRoot状态进入标志，并初始化该标志为“0”。
步骤302：当发现一个端口由非根端口变为根端口时，将该端口的根端口选择标志置为“1”；当发现一个端口由根端口变为非根端口时，将该端口的根端口选择标志置为“0”。
步骤303：发现一个端口的ReRoot状态进入机制被触发，判断该端口是否满足：根端口选择标志为“1”、当前不处于转发状态两个条件中的一个，且满足：ReRoot状态进入标志为“0”，若是，执行步骤304；否则，执行步骤305。
步骤304：触发该根端口进入ReRoot状态，将该根端口的ReRoot状态进入标志置为“1”，本流程结束。
步骤305：不触发该根端口进入ReRoot状态。
上述步骤302与步骤303～305在执行顺序上没有先后之分。
从图3所示流程可以看出：只要根端口满足如下两个条件中的一个，就可触发根端口进入ReRoot状态：
条件一、根端口选择标志为“1”且ReRoot状态进入标志为“0”；
条件二、当前不处于转发状态且ReRoot状态进入标志为“0”。
可见，与图2相比，图3增加了一个触发根端口进入Reroot状态的条件：根端口当前不处于转发状态且ReRoot状态进入标志为“0”，该条件与现有技术相同，增加该条件是为了使得触发根端口进入ReRoot状态的条件更为完全、可靠。
仍然针对图1-1和图1-2，设定SW1和SW3之间的链路故障恢复正常后应用本发明实施例一或二，可见，端口P23被选为根端口后，由于P23满足：被新选为根端口即：根端口选择标志为“1”且在新选为根端口后未进过ReRoot状态即：ReRoot状态进入标志为“0”，因此P23能够进入ReRoot状态，从而先阻塞端口P24，然后P23给上游指定端口P32回复握手同意报文，使P32迁移到转发状态。而端口P24必定会是在端口P42成为替换端口且被阻塞后，才会再次进入转发状态，因此不会产生瞬时环路。
图4为本发明实施例提供的防止改进STP产生瞬时环路的装置的组成图，如图4所示，其主要包括：ReRoot相关标志设置模块41和ReRoot状态触发模块42，其中：
ReRoot相关标志设置模块41：为每个端口设置一个根端口选择标志，并初始化该标志指示“未被选择”，当发现一个端口被选为根端口时，则设置该端口的根端口选择标志指示“被选择”，当发现一个端口由根端口变为非根端口时，则将该端口的根端口选择标志更改为指示“未被选择”；为每个端口设置一个ReRoot状态进入标志，并初始化该标志指示“未进入”，接收ReRoot状态触发模块42发来的携带端口标识的修改ReRoot状态进入标志指示，将该端口标识对应端口的ReRoot状态进入标志更改为指示“已进入”。
ReRoot状态触发模块42：发现一个端口的ReRoot状态进入机制被触发，从ReRoot相关标志设置模块41获取该端口的根端口选择标志和ReRoot状态进入标志，若发现该根端口选择标志指示“被选择”，且该ReRoot状态进入标志指示“未进入”，则触发该根端口进入ReRoot状态，同时向ReRoot相关标志设置模块41发送携带端口标识的修改ReRoot状态进入标志指示；否则，不触发该根端口进入ReRoot状态。
或者，ReRoot状态触发模块42用于，发现一个端口的ReRoot状态进入机制被触发，从ReRoot相关标志设置模块41获取该端口的根端口选择标志和ReRoot状态进入标志，若发现满足：该根端口选择标志指示“被选择”、该根端口当前不处于转发状态两个条件中的一个，且满足：该根端口的ReRoot状态进入标志指示“未进入”，则触发该根端口进入ReRoot状态，同时向ReRoot相关标志设置模块41发送携带端口标识的修改ReRoot状态进入标志指示；否则，不触发该根端口进入ReRoot状态。
以上所述仅为本发明的过程及方法实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1、一种防止瞬时环路的方法，其特征在于，该方法包括：
为改进生成树中的每个端口设置一个根端口选择标志，并初始化该标志指示“未被选择”，当一个端口被选为根端口时，将该端口的根端口选择标志更改为指示“被选择”；为每个端口设置一个ReRoot状态进入标志，并初始化该标志指示“未进入”；
发现改进生成树中的一个端口的ReRoot状态进入机制被触发，判断该端口的根端口选择标志指示“被选择”、ReRoot状态进入标志指示“未进入”是否同时成立，若是，触发该根端口进入Reroot状态，且将该端口的ReRoot状态进入标志更改为指示“已进入”。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改进生成树为快速生成树或多生成树。
3、一种防止瞬时环路的方法，其特征在于，该方法包括：
为每个端口设置一个根端口选择标志，并初始化该标志指示“未被选择”，当一个端口被选为根端口时，将该端口的根端口选择标志更改为指示“被选择”；为每个端口设置一个ReRoot状态进入标志，并初始化该标志指示“未进入”；
发现改进生成树中的一个端口的ReRoot状态进入机制被触发，判断该端口是否满足：根端口选择标志指示“被选择”、当前不处于转发状态两个条件中的一个，且满足：ReRoot状态进入标志指示“未进入”，若是，触发该根端口进入ReRoot状态，且将该端口的ReRoot状态进入标志更改为指示“已进入”。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述改进生成树为快速生成树或多生成树。
5、一种防止瞬时环路的装置，其特征在于，该装置包括：
ReRoot相关标志设置模块，为改进生成树中的每个端口设置一个根端口选择标志，并初始化该标志指示“未被选择”，发现一个端口被选为根端口，则设置该端口的根端口选择标志指示“被选择”；根据ReRoot状态触发模块发来的携带端口标识的更改ReRoot状态进入标志指示，将该端口标识对应端口的ReRoot状态进入标志更改为指示“已进入”；
ReRoot状态触发模块，发现改进生成树中的一个端口的ReRoot状态进入机制被触发，从ReRoot相关标志设置模块获取该端口的根端口选择标志和ReRoot状态进入标志，若发现该根端口选择标志指示“被选择”，且该ReRoot状态进入标志指示“未进入”，则触发该根端口进入ReRoot状态，且向ReRoot相关标志设置模块发送携带端口标识的更改ReRoot状态进入标志指示。
6、一种防止瞬时环路的装置，其特征在于，该装置包括：
ReRoot相关标志设置模块，为改进生成树中的每个端口设置一个根端口选择标志，并初始化该标志指示“未被选择”，发现一个端口被选为根端口，则设置该端口的根端口选择标志指示“被选择”；根据ReRoot状态触发模块发来的携带端口标识的更改ReRoot状态进入标志指示，将该端口标识对应端口的ReRoot状态进入标志更改为指示“已进入”；
ReRoot状态触发模块，发现改进生成树中的一个端口的ReRoot状态进入机制被触发，从ReRoot相关选择标志设置模块获取该端口的根端口选择标志和ReRoot状态进入标志，若发现满足：该根端口选择标志指示“被选择”、该根端口当前不处于转发状态两个条件中的一个，且满足：该ReRoot状态进入标志指示“未进入”，则触发该根端口进入ReRoot状态，且向ReRoot相关标志设置模块发送携带端口标识的更改ReRoot状态进入标志指示。
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