一种自组分域冗余转发交换机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生成树技术领域，具体地说是一种自组分域冗余转发交换机。
【背景技术】
[0002]生成树协议是一种二层管理协议，它通过有选择性地阻塞网络冗余链路来达到消除网络二层环路的目的，同时具备链路的备份功能。生成树协议包括，IEEE802.1D生成树协议(S T P )、I E E E 8 O 2.I w快速生成树协议(简写:R S T P，英文全称rapidspanningTreeProtocol)、以及IEEE802.1q多生成树协议(MSTP)。STP协议中定义了根#(RootBridge)J|^i| 口(RootPort)、指定端口(DesignatedPort)、路径开销(PathCost)等概念，通过构造一棵自然树的方法达到裁剪冗余环路的目的，同时实现链路备份和路径最优化。
[0003]当拓扑发生变化时，如链路故障或者有新的设备添加到拓扑中，新的配置消息要经过一定的时延才能传播到整个网络，生成树协议需要根据新的变化重新进行收敛计算过程。收敛过程包括从根桥到所有的桥计算新的生成树以及将某些桥端口指定为“转发”或“丢弃”。通过该收敛过程，提供了无环回的拓扑。
[0004]RSTP为根端口和指定端口设置了快速切换用的替换端口(AlternatePort)和备份端口(BackupPort)两种角色，当根端口/指定端口失效的情况下，替换端口 /备份端口就会无时延地进入转发状态，同时，两个交换端口的点对点链路中，指定端口只需与下游网桥进行一次握手就可以无时延地进入转发。这样RSTP加快了建立生成树的收敛时间。
[0005]MSTP将快速生成树协议和虚拟局域网(VLAN)技术二者的最好方面结合了起来。在MSTP中，可以将若干VLAN映射到单一生成树实例，这里称作MST实例(MSTI)，并且每个生成树实例独立于其他生成树实例。每个MSTI由一个区域中本地有意义的MSTI号码来识别；MSTI不跨越MST区域。这种方式为数据业务量提供了多个转发路经，支持了负载平衡，并减少了支持大量VLAN所需的生成树实例的数目。
[0006]生成树协议能够解决网络环路问题，但是有些端口被阻塞，造成网络带宽浪费。生成树协议数据单元BPDU (BPDU是运行STP的交换机之间交换的消息帧)在快速生成树协议RSTP每个交换机之间传送信息;其结构包括根ID、根路径代价、指定的桥ID、指定的端口 ID、端口 ID;每一个端口接收到BPDU后，将与自已保持BPDU向量进行比较;如果接收到的BPDU信息优先于端口保存向量信息，那么将触发重新计算所有端口角色〔例如，根端口、指定端口、备份端口和替代端口〕，即重新生成一颗新的端口树;包括在生成的树中选择一个根桥、每个桥上的根端口、每个链路或指定端口、替代端口、备份端口 ；根桥具有最低的桥标识符，根端口提供到根桥的最短矩离，替代端口和备份端口将在在其它网络部件故障的情况下连通;处于丢弃(discarding)状态的端口只有旁边的链路断开，该端口才能切换成转发状态进行报文传递;正常情况下，丢弃状态的端口不进行报文传递。如图1所示，生成树是根据当前端口到root之间路径花费作为衡量，对于sw2端口与swl端口之间路径是最优的。但是由于sw3端口A处于discarding状态(阻断)，局部路径如端口 sw2和端口 sw3之间路径并不是最优，端口sw2和端口sw3之间的通信需要通过端口swl和端口sw4才能进行，所以这样没有充分利用链路资源，造成带宽浪费。
[0007]
【发明内容】
本发明的技术任务是提供一种采用优化数据链路层二层局部链路的方法减少网络路径中阻塞的端口，针对每一条报文选取最佳的转发路径，同环路链路和主链路可以负载均衡，可有效使用带宽资源同时又不会引起转发混乱以及广播风暴的一种自组分域冗余转发交换机。
[0008]本发明的技术任务是按以下方式实现的，生成树由交换机生成，生成树中二层MAC地址转发表里包含了MAC地址与转发端口对应关系，即二层MAC地址转发表包括MAC地址、端口所属的VLANID、转发出端口的端口号，在MAC地址转发表的表项中增加了辅助优先转发出端口的端口号，转发出端口由生成树中的转发(forwarding)端口构成，辅助优先转发出端口由生成树中的涉及(Involving)端口组成，辅助优先转发出端口的端口号用来记录和选择局部链路中报文较快的转发路径;生成树由交换机自组分域生成。
[0009]生成树中当端口处于丢弃(discarding)状态，此时端口可以接受广播报文，但不传递广播报文；当二层交换机接受到广播报文时，如果报文来自丢弃(discarding)状态的端口，首先根据源mac地址查找二层MAC地址转发表中转发出端口的端口号项是否有信息，如果有则保持原有态;如果转发出端口的端口号项为空，那么进一步查看辅助优先转发出端口的端口号信息，如果有，保持原有状态；如果辅助优先转发出端口的端口号信息也为空，这时将辅助优先转发出端口的端口号的信息置为该端口，同时端口信息由丢弃(discarding)状态转变成涉及(Involving)状态，处于涉及(Involving)状态的端口不参与生成树的计算，也不学习链路信息，但学习广播报文的信息;这样保证整个网络的没有环路不产生网络风暴；当报文转发查询二层MAC地址转发表，如果有辅助优先转发出端口的端口号信息时，优先从辅助优先转发出端口转发出去，这样保证最优链路的使用；当辅助优先转发出端口繁忙时，可以从转发出端口的端口号项指示的路径转发，这样形成二层链路的负载均衡，更加有效利用的带宽。当端口从涉及(Involving)状态切换成转发(forwarding)状态时，与该端口的对应辅助优先转发出端口的端口号都置空，保证另外的局部优先的链路的建立。
[0010]生成树由交换机自组分域生成的具体步骤为:
[0011](I)、交换机与邻近的交换机建立域子树:交换机先向邻近的交换机域申请建立域子树，当某一交换机域子树的交换机数目多时，申请的交换机不能加入该交换机域，这时交换机向另外邻近的交换机域提出申请，直到申请成功加入交换机域，如果邻近的交换机域都不能接收该交换机，那么该交换机将生成一个新的交换机域；
[0012](2)、域子树建立后将建立域间树:连接两个或多个域子树之间的交换机成为边界交换机，各个域子树看成一台逻辑交换机，将边界交换机的端口看成逻辑交换机的端口，这样在边界交换机建立一颗逻辑树，实现域间树的建立，把各个逻辑树相连起来;本发明与STP和RSTP技术兼容，可以混合搭建无环网络。
[0013]本发明的一种自组分域冗余转发交换机具有以下优点:采用优化数据链路层二层局部链路的方法减少网络路径中阻塞的端口，针对每一条报文选取最佳的转发路径，同环路链路和主链路可以负载均衡，可有效使用带宽资源同时又不会引起转发混乱以及广播风暴;因而，具有很好的推广使用价值。
【附图说明】
[0014]下面结合附图对本发明进一步说明。
[0015]附图1为现有技