CN102244599A - 防止或消除数据环路的方法以及网络节点和网络系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防止或消除数据环路的方法，所述方法包括：将所述STP节点链的两个边缘节点中的一个设置为根桥节点，另一个设置为备份根桥节点；由所述根桥节点向所述备份根桥节点发送建立虚链路请求信息；在所述备份根桥节点上建立虚拟根端口，并将所述虚拟根端口设置为在存在其他STP路径的情况下不会被STP协议阻塞；在所述STP环形网络上运行STP协议，将所述STP环形网络上除所述虚链路以外的一条STP路径阻塞，防止或消除所述环形网络中的数据环路。本发明优点在于，环形网络上存在部分未运行STP协议的节点时，仍能够利用STP协议进行端口阻塞，防止数据环路的形成。

Description

防止或消除数据环路的方法以及网络节点和网络系统
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种防止或消除数据环路的方法以及网络节点和网络系统。
背景技术
生成树协议(Spanning-Tree Protocol，STP)是一种用于在局域网中消除环路的协议。运行该协议的交换机通过彼此交互信息而发现网络中的环路，并适当对某些端口进行阻塞以消除环路。由此可见，STP协议生效的前提是环路中各个交换机对STP协议均可见，即环路中各个交换机均使能STP协议，参与STP计算，通过计算实现破环。
STP协议消除网络中环路的基本理论依据是根据网络拓扑构建一个无回路的连通图，也就是生成一个无回路的树形拓扑，从而保证数据传输路径的唯一性，避免出现环路报文流量增生和循环。树形的网络结构中必须要存在一个根节点，在STP协议中称这个“根节点”为根桥。根桥是整个环形网络的逻辑中心，环网内各节点端口角色的选取都要依赖于根桥，只有先选举出网络内的根桥，才能通过计算网络各节点端口离根桥的远近，即STP协议中链路的COST值，来确定端口的角色，通过端口角色来确定端口的转发状态。
环路拓朴中各节点均参与STP计算，STP协议才能通过阻塞拓朴中的某个节点来消除网络环路。这是由生成树协议计算原理的本质决定的。
通过STP原理可以知道，依照现有技术，必须在环网中的各节点都使能STP协议的情况下，才能通过STP协议对环网中的某个节点进行阻塞，避免环路的形成。如果环网的一部分节点没有使能STP协议，则环网中的流量环路是无法被消除的。
发明内容
本发明的一个目的为提供一种防止或消除数据环路的方法以及网络节点和网络系统。
本发明技术方案如下：
一种防止或消除数据环路的方法，应用于包含至少一条生成树协议STP节点链和至少一个未运行STP协议的节点的环形网络中，所述方法包括：
将所述STP节点链的两个边缘节点中的一个设置为根桥节点，另一个设置为备份根桥节点；
由所述根桥节点向所述备份根桥节点发送建立虚链路请求信息；
所述备份根桥节点收到所述建立虚链路请求信息后，在所述备份根桥节点上建立虚拟根端口，在所述根桥节点与所述备份根桥节点间建立虚链路，使所述STP节点链上的节点形成STP环形网络，并将所述虚拟根端口设置为在存在其他STP路径的情况下不会被STP协议阻塞；
在所述STP环形网络上运行STP协议，将所述STP环形网络上除所述虚链路以外的一条STP路径阻塞。
一种网络节点，包括：
建立虚链路请求解析单元，用于解析建立虚链路请求报文，获取建立虚链路请求信息；
虚拟根端口建立单元，用于根据所述建立虚链路请求信息在所述网络节点上建立虚拟根端口；
虚拟根端口设置单元，用于将所述虚拟根端口设置为在存在其他STP路径的情况下不会被STP协议阻塞。
一种网络系统，所述网络系统为环形网络，包括至少一条STP节点链和至少一个未运行STP协议的节点，所述STP节点链为依次相连的多个运行STP协议的节点，所述STP节点链两端的节点为所述STP节点链的两个边缘节点，所述STP节点链上的其他节点为中间节点，包括：
根桥节点和备份根桥节点，其中所述根桥节点为所述两个边缘节点中的一个，所述备份根桥节点为所述两个边缘节点中的另一个；
所述根桥节点用于沿所述STP节点链向所述STP节点链的备份根桥节点发送建立虚链路请求报文；
所述备份根桥节点包括建立虚链路请求解析单元、虚拟根端口建立单元和虚拟根端口设置单元；
所述建立虚链路请求解析单元用于解析建立虚链路请求报文，获取建立虚链路请求信息；
所述虚拟根端口建立单元用于根据所述建立虚链路请求信息在所述网络节点上建立虚拟根端口；
所述虚拟根端口设置单元用于将所述虚拟根端口设置为在存在其他STP路径的情况下不会被STP协议阻塞。
本发明优点在于，环形网络上存在部分未运行STP协议的节点时，仍能够利用STP协议进行端口阻塞，防止数据环路的形成。
附图说明
图1为本发明一个实施例的网络结构示意图；
图2为本发明一个实施例的网络结构示意图；
图3为本发明一个实施例的方法流程图；
图4为本发明一个实施例的装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明展开详细说明。但需要注意，下面的这些实施例，仅为帮助理解技术方案所举的例子，并不用于限定本发明。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，存在一个包含至少一条生成树协议(Spanning Tree Protocol，STP)节点链和至少一个未运行STP协议的节点的环形网络，所述STP节点链为依次相连的多个运行STP协议的节点，节点101、节点102、节点103和节点104均运行所述STP协议，所述四个运行STP协议的节点共同构成了一个所述STP节点链。所述STP节点链两端的节点为所述STP节点链的两个边缘节点，如图1所示，节点101和节点104为所述边缘节点。所述实施例中防止或消除所述环形网络中数据环路的方法包括：
将所述两个边缘节点中的一个边缘节点设置为根桥节点，另一个边缘节点设置为备份根桥节点；
由所述根桥节点向所述备份根桥节点发送建立虚链路请求信息；
所述备份根桥节点收到所述建立虚链路请求信息后，在所述备份根桥节点上建立虚拟根端口，在所述根桥节点与所述备份根桥节点间建立虚链路，使所述STP节点链上的节点形成STP环形网络，并将所述虚链路设置为在存在其他STP路径的情况下不会被STP协议阻塞；
在所述STP环形网络上运行STP协议，将所述STP环形网络上除所述虚链路以外的一条STP路径阻塞。
当所述方法在所述数据环路形成之前执行时，所述方法可以防止所述数据环路的形成
当所述方法在所述数据环路形成之后执行时，所述方法可以消除所述环形网络中的数据环路。
图2为本发明的一个实施例中的所述环形网络示意图。如图2所示，所述环形网络包括运行STP协议的多个节点，即本实施例中的交换机A、B、C、D，以及未运行STP协议的一个或多个节点，即本实施例中的交换机E。所述交换机A、B、C、D依次相连，形成所述STP节点链，其中交换机A和D为所述STP节点链的边缘节点。
如图3所示，本实施例中防止或消除环形网络中数据环路的方法如下。
步骤201、将所述两个边缘节点中的一个节点设置为STP根桥节点，另一个节点设置为STP备份根桥节点，在本实施例中，将交换机A设置为STP根桥节点，交换机D设置为备份根桥节点。
步骤202、作为根桥节点的交换机A沿所述STP节点链向所述STP节点链的备份根桥节点发送建立虚链路请求报文。
在本实施例中，所述建立虚链路请求报文为经过扩展的网桥协议数据单元(Bridge Protocol Data Unit，BPDU)报文或其他能够将根桥节点的建立虚链路请求信息传递给所述备份根桥节点的报文。
所述对BPDU报文的扩展具体为：为BPDU报文增加校验(Check)字段，所述Check字段用于携带所述建立虚链路请求信息。
所述STP节点链上的中间节点，比如本实施例中的交换机B、C，将所述携带所述建立虚链路请求信息的BPDU报文转发给所述备份根桥节点，比如本实施例中的交换机D。
所述备份根桥节点经过预先设置，接收到携带所述建立虚链路请求信息的所述BPDU报文后，能够解析其中的Check字段，获取所述建立虚链路请求信息。优选地，对所述备份根桥节点的所述预先设置需要在所述备份根桥节点接收到所述BPDU报文之前完成。
步骤203、所述备份根桥节点获取所述根桥节点发送的所述建立虚链路请求信息后，在所述备份根桥节点上建立一个虚拟根端口，在所述根桥节点与所述备份根桥节点间建立虚链路，使所述STP节点链上的节点形成STP环形网络，并将所述虚拟根端口设置为在存在其他STP路径的情况下不会被STP协议阻塞。
在本实施例中，要实现所述将所述虚拟根端口设置为在存在其他STP路径的情况下不会被STP协议阻塞，可采用通过设置所述虚拟根端口的优先级向量的方式。通过设置所述优先级向量中的外部路径开销和内部路径开销，可使所述虚拟根端口在所述STP环形网络上不会被STP协议阻塞。
具体地，在本实施例中，将所述虚拟根端口优先级向量中的外部路径开销和内部路径开销设置为分别低于STP节点链上其他端口对应的外部路径开销和内部路径开销，例如将所述虚拟根端口的外部路径开销和内部路径开销均设置为零，使所述虚拟根端口的优先级高于STP节点链上其他端口的优先级，使得在运行STP协议时所述虚拟根端口不会被阻塞。
步骤204、在所述虚链路建立完毕后，运行STP协议的交换机A、B、C、D检测出存在STP环形网络，计算出应当阻塞的端口，并将所述端口阻塞。由于交换机D上的虚拟根端口的优先级高于其他端口，因此所述虚拟根端口不会被阻塞；由于所述交换机A被设置为根桥节点，根据STP协议的规定，根桥节点上的端口也不会被阻塞。因此，被阻塞的端口为所述STP节点链上除根桥节点外其他节点的物理端口。当所述物理端口被阻塞，所述存在不运行STP协议的节点的环形网络的环路被清除。
当所述方法在所述数据环路形成之前执行时，所述方法可以防止所述数据环路的形成
当所述方法在所述数据环路形成之后执行时，所述方法可以消除所述环形网络中的数据环路。
如图4所示，本发明的一个实施例公开了一种网络节点。所述网络节点包括建立虚链路请求解析单元、虚拟根端口建立单元以及虚拟根端口设置单元。所述建立虚链路请求解析单元用于解析建立虚链路请求报文，获取建立虚链路请求信息；所述虚拟根端口建立单元用于根据所述建立虚链路请求信息在所述网络节点上建立虚拟根端口；所述虚拟根端口设置单元，用于将所述虚拟根端口设置为在存在其他STP路径的情况下不会被STP协议阻塞。
可选地，所述建立虚链路请求解析单元可以解析经扩展的BPDU报文的扩展字段，通过解析经扩展的BPDU报文的扩展字段中携带的建立虚链路请求信息。优选地，通过解析BPDU报文的Check扩展字段获取所述建立虚链路请求信息。
可选地，所述虚拟根端口设置单元设置所述虚拟根端口的优先级向量，将所述优先级向量中外部路径开销和内部路径开销设置为分别低于所述STP节点链上其他端口对应的外部路径开销和内部路径开销。优选地，将所述虚拟根端口的优先级向量的外部路径开销和内部路径开销均设置为零。
所述网络节点可以应用在环形的网络系统中，且所述网络系统包括至少一条生成树协议(Spanning Tree Protocol，STP)节点链和至少一个未运行STP协议的节点。所述STP节点链为依次相连的多个运行STP协议的节点。本实施例中的所述网络节点为所述STP节点链的一个边缘节点。
在本发明一个实施例的一个网络系统中，所述网络系统为环形网络，且所述网络系统包括至少一条生成树协议(Spanning Tree Protocol，STP)节点链和至少一个未运行STP协议的节点。所述STP节点链为依次相连的多个运行STP协议的节点，所述STP节点链两端的节点为所述STP节点链的两个边缘节点，所述两个边缘节点中的一个边缘节点被设置为根桥节点，另一个边缘节点被设置为备份根桥节点，所述STP节点链上的其他节点被称为中间节点。
所述根桥节点用于沿所述STP节点链向所述STP节点链的备份根桥节点发送建立虚链路请求报文。
其中，所述建立虚链路请求报文为经过扩展的BPDU报文或其他能够将根桥节点的建立虚链路请求信息传递给所述备份根桥节点的报文。所述对BPDU报文的扩展具体为：为BPDU报文增加Check字段，所述Check字段用于携带所述建立虚链路请求信息。
所述备份根桥节点用于在获取所述根桥节点发送的所述建立虚链路请求信息后，在所述备份根桥节点上建立一个虚拟根端口，在所述根桥节点与所述备份根桥节点间建立虚链路，使所述STP节点链上的节点形成STP环形网络，并将所述虚拟根端口设置为在存在其他STP路径的情况下不会被STP协议阻塞。
所述备份根桥节点包括建立虚链路请求解析单元、虚拟根端口建立单元和虚拟根端口设置单元。
所述建立虚链路请求解析单元用于解析建立虚链路请求报文，获取建立虚链路请求信息。
所述备份根桥节点需要经过预先设置，使其能够解析所述根桥节点发送的携带建立虚链路请求信息的BPDU报文，所述建立虚链路请求信息携带于所述BPDU报文的Check扩展字段中。
所述虚拟根端口建立单元用于根据所述建立虚链路请求信息在所述备份根桥节点上建立虚拟根端口。
所述虚拟根端口设置单元用于设置所述虚拟根端口的优先级向量，将所述虚拟根端口优先级向量中的外部路径开销和内部路径开销设置为分别低于STP节点链上其他端口对应的外部路径开销和内部路径开销。优选地，将将所述虚拟根端口的外部路径开销和内部路径开销均设置为零。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
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，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，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。

Claims (10)

1.一种防止或消除数据环路的方法，应用于包含至少一条生成树协议STP节点链和至少一个未运行STP协议的节点的环形网络中，其特征在于，所述方法包括：
将所述STP节点链的两个边缘节点中的一个设置为根桥节点，另一个设置为备份根桥节点；
由所述根桥节点向所述备份根桥节点发送建立虚链路请求信息；
所述备份根桥节点收到所述建立虚链路请求信息后，在所述备份根桥节点上建立虚拟根端口，在所述根桥节点与所述备份根桥节点间建立虚链路，使所述STP节点链上的节点形成STP环形网络，并将所述虚拟根端口设置为在存在其他STP路径的情况下不会被STP协议阻塞；
在所述STP环形网络上运行STP协议，将所述STP环形网络上除所述虚链路以外的一条STP路径阻塞。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立虚链路请求信息由经扩展的网桥协议数据单元BPDU报文携带。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述虚链路设置为在存在其他STP路径的情况下不会被STP协议阻塞包括：设置所述虚拟根端口的优先级向量，将所述优先级向量中外部路径开销和内部路径开销设置为分别低于所述STP节点链上其他端口对应的外部路径开销和内部路径开销。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述外部路径开销和内部路径开销设置分别设置为0。
5.一种网络节点，其特征在于，包括：
建立虚链路请求解析单元，用于解析建立虚链路请求报文，获取建立虚链路请求信息；
虚拟根端口建立单元，用于根据所述建立虚链路请求信息在所述网络节点上建立虚拟根端口；
虚拟根端口设置单元，用于将所述虚拟根端口设置为在存在其他STP路径的情况下不会被STP协议阻塞。
6.根据权利要求5所述的网络节点，其特征在于，所述建立虚链路请求解析单元进一步用于解析经扩展的BPDU报文的扩展字段中携带的建立虚链路请求信息。
7.根据权利要求5所述的网络节点，其特征在于，所述虚拟根端口设置单元设置所述虚拟根端口的优先级向量，将所述优先级向量中外部路径开销和内部路径开销设置为分别低于所述STP节点链上其他端口对应的外部路径开销和内部路径开销。
8.一种网络系统，所述网络系统为环形网络，包括至少一条STP节点链和至少一个未运行STP协议的节点，所述STP节点链为依次相连的多个运行STP协议的节点，所述STP节点链两端的节点为所述STP节点链的两个边缘节点，所述STP节点链上的其他节点为中间节点，其特征在于，包括：
根桥节点和备份根桥节点，其中所述根桥节点为所述两个边缘节点中的一个，所述备份根桥节点为所述两个边缘节点中的另一个；
所述根桥节点用于沿所述STP节点链向所述STP节点链的备份根桥节点发送建立虚链路请求报文；
所述备份根桥节点包括建立虚链路请求解析单元、虚拟根端口建立单元和虚拟根端口设置单元；
所述建立虚链路请求解析单元用于解析建立虚链路请求报文，获取建立虚链路请求信息；
所述虚拟根端口建立单元用于根据所述建立虚链路请求信息在所述网络节点上建立虚拟根端口；
所述虚拟根端口设置单元用于将所述虚拟根端口设置为在存在其他STP路径的情况下不会被STP协议阻塞。
9.根据权利要求8所述的网络系统，其特征在于，所述建立虚链路请求解析单元进一步用于解析经扩展的BPDU报文的扩展字段中携带的建立虚链路请求信息。
10.根据权利要求8所述的网络系统，其特征在于，所述虚拟根端口设置单元设置所述虚拟根端口的优先级向量，将所述优先级向量中外部路径开销和内部路径开销设置为分别低于所述STP节点链上其他端口对应的外部路径开销和内部路径开销。
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