[发明专利]一种提高快速生成树协议收敛速度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络通讯领域，特别是指一种快速生成树协议(RSTP)提高收敛速度的方法。

背景技术

局域网技术正是互联网技术的基础所在。近年来由于局域网规模的不断增长，STP(Spanning-Tree Protocol，生成树协议，以下简称STP)已经成为了当前最重要的局域网协议之一。STP是一个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。换句话说，STP协议构造了一个包含局域网内部所有二层交换机的一棵没有环路的树。树上的所有节点都是属于局域网的一台交换机。

生成树协议基于以下几点：(1)有一个唯一的组地址(01-80-C2-00-00-00)标识一个特定LAN上的所有的交换机。这个组地址能被所有的交换机识别；(2)每个交换机有一个唯一的标识(Bridge Identifier)；(3)每个交换机的端口有一个唯一的端口标识(Port Identifier)。对生成树的配置进行管理还需要：对每个交换机调协一个相对的优先级；对每个交换机的每个端口调协一个相对的优先级；对每个端口调协一个路径花费。具有最高优先级的交换机被称为根(root)交换机。每个交换机端口都有一个根路径花费，根路径花费是该交换机到根交换机所经过的各个跳段的路径花费的总和。一个交换机中根路径花费的值为最低的端口称为根端口，若有多个端口具有相同的根路径花费，则具有最高优先级的端口为根端口。在每个LAN中都有一个交换机被称为选取(designated)交换机，它属于该LAN中根路径花费最少的交换机。把LAN和选取交换机连接起来的端口就是LAN的选取端口(designated port)。如果选取交换机中有两个以上的端口连在这个LAN上，则具有最高优先级的端口被选为选取端口。

电子和电气工程师协会IEEE于2001年发布了802.1W标准，里面提出了一种新的更好的STP——RSTP，全称为Rapid Spanning-Tree Protocol，详细描述了该协议规范。RSTP协议基于STP协议，但是对原有协议做了更加细致的修改和补充。事实上，STP虽然能够防止环路，但还是存在很多不足之处，其设计有一些细节考虑的并不周全，而本身采用的计时器机制又十分笨拙。此外，没有对一些特殊的情况进行设计，导致了协议整体上比较粗糙。而RSTP则是局域网中最精细的协议之一。

STP协议的不足主要表现在一下几个方面：

首先，STP并没有细致区分端口状态和端口角色。网络协议的优劣往往取决于协议是否对各种情况加以细致区分。事实上，从用户角度上看Listening、Learning和Blocking状态是没有区别的，都同样不转发用户流量。从使用和配置上来讲，端口之间最本质的区别并不在于端口状态，而是在于端口扮演的角色。根端口和指定端口也可能处于Listening状态，也可能都处于Forwarding状态。

其次，STP算法是被动的算法，对网络是否已经达到收敛没有一种反馈机制。对待拓扑变化的基本的方法是通知根桥，修改MAC地址表老化时间，自动学习，确立新路径。这种以计时器来等待的方式显然是浪费时间，响应迟缓。

再次，STP的算法要求在稳定拓扑里，根桥主动发出BPDU而其他交换机进行中继，这样传动导致整个STP网络的收敛时间比较长。

根据STP的不足，RSTP新增加了端口的角色概念。并且把端口属性充分的按照状态和角色分解，使得可以更加精确的描述端口。增加了Alternate端口和Backup端口。RSTP的状态规范把原来的5种状态缩减为3种：Forwarding、Learning、Discarding，更好的精简了协议。