CN1323515C - 基于生成树协议的多节点网络管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于生成树协议的多节点网络管理方法，包括以下步骤：将多个物理网桥划分为一个逻辑网桥，设定逻辑网桥的物理网桥之间相互通信的端口为内部端口，其余端口为外部端口；为每个物理网桥的所有内部端口仅设置一个虚拟的逻辑端口，建立物理网桥中内部端口与逻辑端口之间的映射关系；物理网桥的外部端口之间通过生成树协议管理；物理网桥外部与内部端口之间通过逻辑端口进行数据交互；物理网桥之间由各自的逻辑端口通过内部端口进行数据交互；内部端口收到的数据提交给逻辑端口处理；逻辑端口不向任何内部端口转发来自内部端口的数据。通过该方法可以简单灵活地在包含由多个物理网桥组成的逻辑物理网桥的网络结构中实现生成树协议的使用。

Description

基于生成树协议的多节点网络管理方法

技术领域

本发明涉及网络管理技术，特别是指一种基于生成树协议的多节点网络管理方法。

背景技术

目前，随着市场对以太网接入需求的增长，以太网络的结构日趋复杂化，出现了由多个物理网桥组成大型网桥的全交换网络结构，并随之而来产生了如何在大型网桥中有效运行生成树协议进行管理这一新的问题。通常所说的生成树协议包括普通生成树协议(STP)、快速生成树协议(RSTP)。在传统的普通生成树或快速生成树协议应用中，采取集中管理方式，同一物理网桥上的所有端口均被普通生成树或快速生成树协议所管理。这样，一个生成树实体只能运行在一个物理网桥上。而对于多物理网桥结构，还没有成熟的解决办法。

举例来说，参见图1所示的以太网结构，物理网桥A、B、C、D被两两相连。如果对每个物理网桥建立生成树，则会造成多个生成树之间的冲突而无法统一管理；如果对所有物理网桥端口只建立一个生成树，则交换网中的环形结构将被STP/RSTP更改拓扑成为一个没有环路的树状结构，比如：如果以图1中物理网桥A作为根网桥建立生成树，则端口B2至C2、C3至D3和B1至D1之间的路径将会被STP/RSTP断开，无法相互通信，从而失去了STP/RSTP的信息之间透明共享，端口间信息互通的特点。

特别是近来随着多协议标签交换(MPLS)和基于MPLS的虚拟专用网服务(VPLS)这类协议的使用，更要求将大型网桥中多个物理网桥上的端口在逻辑上作为同一个物理网桥的端口看待。而采用传统方式运行STP/RSTP将会带来大型网桥内部端口间无法正常通信的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多节点网络结构中运行生成树协议的方法，使其能够在由多个物理网桥组成大型网桥的全交换网结构中运行单一的STP/RSTP进行管理。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种基于生成树协议的多节点网络管理方法，包括以下步骤：将一个以上节点对应的一个以上物理网桥划分为一个逻辑网桥，设定逻辑网桥内部物理网桥之间相互通信的端口为内部端口，物理网桥上的其余端口为外部端口；为每个物理网桥的所有内部端口仅设置一个虚拟的逻辑端口，并建立该物理网桥中所有内部端口与该逻辑端口之间的映射关系；物理网桥的外部端口之间通过生成树协议进行管理；同一物理网桥外部端口与内部端口之间通过逻辑端口进行数据交互；物理网桥之间由各自的逻辑端口通过内部端口进行数据交互；内部端口收到的数据提交给与其有映射关系的逻辑端口进行处理；逻辑端口不向任何内部端口转发来自内部端口的数据。

该方法所述同一物理网桥外部端口与内部端口之间的数据交互过程进一步包括：来自逻辑网桥外部的报文信息由外部端口进入，外部端口将其收到的报文信息提交至该外部端口所属物理网桥的逻辑端口，由逻辑端口向内部端口进行转发；物理网桥的内部端口收到报文信息后提交至与其有映射关系的逻辑端口，该逻辑端口判断是否需要向逻辑网桥外部转发所收到的报文信息，如果是，则将该报文信息经由当前逻辑端口所属物理网桥的外部端口发送至外部网络；否则保留。

该方法所述物理网桥之间的数据交互过程进一步包括：由物理网桥的逻辑端口将从外部端口收到的报文信息复制，并经由与其有映射关系的内部端口发送至其它物理网桥的内部端口，其它物理网桥的内部端口收到报文信息后提交至与其有映射关系的逻辑端口。

该方法所述建立物理网桥内部端口与逻辑端口的映射关系是将属于同一物理网桥的所有内部端口捆绑在一起对应该物理网桥的一个逻辑端口。

该方法进一步包括：对物理网桥的每个外部端口设置虚拟的逻辑端口，并建立该物理网桥中每个外部端口与每个逻辑端口之间的映射关系。

该方法进一步包括：将与内部端口具有映射关系的逻辑端口设置为始终打开状态。

该方法所述设置逻辑端口为始终打开状态是将内部端口的优先级设置为最高。

该方法所述生成树协议为普通生成树协议。

该方法所述生成树协议为快速生成树协议。

通过以上所述可以看出，本发明方案因为不需要对普通生成树/快速生成树协议进行大的修改，只虚拟设置了的逻辑网桥和逻辑端口，并建立物理端口与逻辑端口的映射关系，因此实现简单，易于管理；而且，由于采用了逻辑端口映射的方法，可以根据实际情况采用不同的映射方式，使用起来十分灵活。

附图说明

图1为有多个物理网桥组成一个大型网桥的结构示意图；

图2为图1的逻辑结构示意图。

具体实施方式

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。

本发明方案是将以太网中的多个物理网桥在逻辑上作为一个大网桥看待，使普通生成树/快速生成树协议在逻辑上只管理大网桥对外的端口，而在大网桥内部采用建立端口映射的方法管理端口之间的信息交互，使其实现内部交换网的功能。这样生成树实体相当于只运行在一个网桥上，不会对STP/RSTP的管理带来任何麻烦，而大网桥内部通过映射机制也可以自由地进行信息交互。

仍以图1的网络拓扑结构为例。如图1从逻辑上可将物理网桥A、B、C、D整体看作一个大网桥，本发明中称之为逻辑网桥101。图1中物理网桥A、B、C、D的端口A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3、D1、D2、D3用于内部互联，本发明中这些端口相对于逻辑网桥101可称为内部端口。内部端口可以将逻辑网桥101所接收的数据在这些逻辑网桥101内部的物理网桥之间进行交换，但是要注意只有相邻的端口可以交换数据，且不能转发，以避免广播风暴。物理网桥A、B、C、D的端口A4、B4、C4、D4作为逻辑网桥101的对外接口，连接外部网络LAN1～LAN3，用于同外部网络进行数据交换，在本发明中这四个端口相对于逻辑网桥101可称为外部端口。

如果按照传统方式运行STP/RSTP，则不可避免的有内部端口连接形成的交换网将被STP/RSTP更改拓扑成为一个没有环路的树状结构，如此，就无法实现端口之间数据互通，失去了其在逻辑上作为内部交换网的功能。而如果让STP/RSTP只处理外部端口，不处理内部端口的连接也是不行的。参见图1，当A4和B4之间通过LAN1连接形成环路的时候，如果内部的交换网不能将数据在物理网桥A、B之间传递，则STP/RSTP的作用也无法发挥。

从上面的分析可知，上述问题形成的主要原因是由内部互联网络形成的拓扑不能被STP/RSTP处理，同时这个内部网络还要担负起传递报文的任务这两者之间的矛盾引起的。

但是，如果换一个角度，忽略逻辑网桥101内部端口之间的具体连接关系，而是从逻辑视角观察这一网络，则可得出图2所示的结构。由于同时用于内部互联的所有端口在逻辑上都被视为同一个内部端口，忽略了图1中出现的内部连接环路，因此在此结构体系上在运行STP/RSTP就不会存在什么问题了。

根据上面的分析，本发明提出的解决方案如下：

为了与现有网络兼容，本发明实施例采用的是802系列协议中规定的STP/RSTP算法，该协议是通过物理网桥协议数据单元(BPDU)报文来传递信息的。因为在生成树协议的运行过程中，所有的端口及其连接的拓扑信息都需要通过BPDU来进行传递，如果不能将BPDU报文在交换网内部进行传递，则不是同一个物理网桥的两个端口收到的拓扑信息将无法被互通，导致的后果是外部端口将无法进行统一处理，不能生成正确的拓扑，所以必须将BPDU报文在交换网内部进行交流。

在各个物理网桥上面运行的协议实体及物理网桥之间引入逻辑端口与内部端口的映射机制：每个物理网桥用于内部通信的物理端口，即内部端口统一映射到一个内部的逻辑端口，形成一对多的映射结构。如此，相当于把每个物理网桥的所有内部端口看作一个逻辑端口。当收发报文时，同一物理网桥上的任何一个内部通信端口收到的BPDU报文都要上报到该物理网桥的内部逻辑端口进行处理；反之，一个物理网桥上的内部逻辑端口发送的BPDU报文通过映射机制复制多份，并向该物理网桥的每一个内部端口发送一份，从而达到BPDU报文信息交互的目的。并且，为了保证内部逻辑端口不会被意外阻塞掉，内部逻辑端口的优先级始终设置为打开状态。这样通过如上操作，虽然事实上STP/RSTP仍然管理着所有物理网桥的所有端口，但由于内部端口的映射机制和内部逻辑端口的优先级保护，STP/RSTP无法在逻辑网桥内部起作用。

下面结合图1所示的网络结构，对本发明的方案作详细叙述。

以物理网桥D为例，将物理网桥D的内部端口D1、D2、D3映射到一个逻辑端口D0，即可用公式表示为：逻辑端口D0＝内部端口D1+内部端口D2+内部端口D3。其中，这里的逻辑端口D0为物理网桥D内部虚拟创建的并不真实存在。

协议的报文映射关系为：

(1)逻辑端口→内部端口：D0发出的报文复制3份，分别发送到D1、D2、D3。

(2)内部端口→逻辑端口：对于D1、D2、D3接收的报文，则原样传递给D0。

逻辑网桥101的其它物理网桥A、B、C的各内部端口，也同样按上述方法建立起与各自逻辑端口A0、B0、C0的映射关系。

其中，端口映射机制的建立方法很多，比如可以采取将同一物理网桥的多个物理端口捆绑在一起的方式实现。并将内部逻辑端口的优先级始终设置为打开状态，具体实施中可采取将所有物理网桥内部端口优先级设置为最高。

以逻辑网桥101与外部网络之间收发报文为例，其发送接收过程是这样：

1)从外部网络LAN3传送进来的BPDU报文，经外部端口D4进入，由D4发送至逻辑端口D0，D0将该报文复制3份，分发至D1、D2、D3，最后通过D1、D2、D3分别发送至物理网桥B、物理网桥A、物理网桥C的端口B1、A2、C3。

2)物理网桥A的内部端口A2接收到该报文后，将其原样传递给该物理网桥A的逻辑端口A0，A0根据报文所含信息，再对其进行处理，如果需要向外部网络转发，则A0通过外部端口A4发送给LAN1，如果不需要向外转发则保留。

同样，物理网桥B的内部端口B1接收到该报文后，将其原样传递给B0，B0收到该报文后，如果需要对外转发，也可能会通过B4发送至LAN1，于是根据STP/RSTP，系统会自动将LAN1断开，以避免形成网络风暴。

物理网桥C的内部端口C3接收到该报文后，将其原样传递给C0，C0根据其内容，再对其进行处理，即向外部网络LAN2进行转发或保留。

另外，外部端口可以保留标准的普通生成树/快速生成树方式，也可以统一使用逻辑端口映射机制，而对STP/RSTP的使用不会造成影响。例如：对外部端口D4也使用逻辑端口映射机制，将其映射为逻辑端口X0，将内部端口D1、D2、D3映射为逻辑端口X1。此时从外部网络LAN3传来的报文，首先被外部端口D4接收，D4将上报至逻辑端口X0，X0再将其发送至逻辑端口X1，X1将该报文复制3份，分别发送至物理端口D1、D2、D3。

如此把物理网桥A、B、C、D看作一个大的逻辑网桥101，把端口A4、B4、C4、D4作为该逻辑网桥101的四个外部端口。在逻辑网桥101外部，对此四个外部端口通过运行STP/RSTP进行管理；而在逻辑网桥101内部，则对各内部端口通过上述映射机制进行管理，以实现内部端口间报文互通。从而实现在一个多节点的交换网络上STP/RSTP的应用。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (9)

1、一种基于生成树协议的多节点网络管理方法，其特征在于，包括以下步骤：将一个以上节点对应的一个以上物理网桥划分为一个逻辑网桥，设定逻辑网桥内部物理网桥之间相互通信的端口为内部端口，物理网桥上的其余端口为外部端口；为每个物理网桥的所有内部端口仅设置一个虚拟的逻辑端口，并建立该物理网桥中所有内部端口与该逻辑端口之间的映射关系；物理网桥的外部端口之间通过生成树协议进行管理；同一物理网桥外部端口与内部端口之间通过逻辑端口进行数据交互；物理网桥之间由各自的逻辑端口通过内部端口进行数据交互；内部端口收到的数据提交给与其有映射关系的逻辑端口进行处理；逻辑端口不向任何内部端口转发来自内部端口的数据。

2、根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述同一物理网桥外部端口与内部端口之间的数据交互过程进一步包括：来自逻辑网桥外部的报文信息由外部端口进入，外部端口将其收到的报文信息提交至该外部端口所属物理网桥的逻辑端口，由逻辑端口向内部端口进行转发；物理网桥的内部端口收到报文信息后提交至与其有映射关系的逻辑端口，该逻辑端口判断是否需要向逻辑网桥外部转发所收到的报文信息，如果是，则将该报文信息经由当前逻辑端口所属物理网桥的外部端口发送至外部网络；否则保留。

3、根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述物理网桥之间的数据交互过程进一步包括：由物理网桥的逻辑端口将从外部端口收到的报文信息复制，并经由与其有映射关系的内部端口发送至其它物理网桥的内部端口，其它物理网桥的内部端口收到报文信息后提交至与其有映射关系的逻辑端口。

4、根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述建立物理网桥内部端口与逻辑端口的映射关系是将属于同一物理网桥的所有内部端口捆绑在一起对应该物理网桥的一个逻辑端口。

5、根据权利要求1所述方法，其特征在于，该方法进一步包括：对物理网桥的每个外部端口设置虚拟的逻辑端口，并建立该物理网桥中每个外部端口与每个逻辑端口之间的映射关系。

6、根据权利要求1所述方法，其特征在于，该方法进一步包括：将与内部端口具有映射关系的逻辑端口设置为始终打开状态。

7、根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述设置逻辑端口为始终打开状态是将内部端口的优先级设置为最高。

8、根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述生成树协议为普通生成树协议。

9、根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述生成树协议为快速生成树协议。