（計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)論文）以太網(wǎng)環(huán)路保護(hù)協(xié)議stp研究.pdf

碩士論文 以太網(wǎng)環(huán)路保護(hù)協(xié)議s t p 研究 摘要 城域網(wǎng)是以i p 和a t m 電信技術(shù)為基礎(chǔ) 以光纖作為傳輸媒介 集數(shù)據(jù) 語音 視 頻服務(wù)于一體的高帶寬 多功能 多業(yè)務(wù)接入的多媒體通信網(wǎng)絡(luò) 它能夠滿足政府機(jī)構(gòu) 金融保險(xiǎn) 大中小學(xué)校 公司企業(yè)等單位對(duì)高速率 高質(zhì)量數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)日益旺盛的需 求 特別是快速發(fā)展起來的互聯(lián)網(wǎng)用戶群對(duì)寬帶高速上網(wǎng)的需求 交換機(jī)在m a c 層的 轉(zhuǎn)換功能是城域網(wǎng)先進(jìn)性和擴(kuò)展性的保證 目前交換機(jī)上普遍使用的m a c 層交換方式 是基于生成樹協(xié)議 s t p 的交換 本文首先分析了現(xiàn)有i p 網(wǎng)絡(luò)層次的基本結(jié)構(gòu) 以及其中的城域網(wǎng)的幾種組網(wǎng)方案 重點(diǎn)的介紹了交換機(jī)組成的城域網(wǎng)的問題 以及s t p 協(xié)議的相關(guān)理論原理以及其協(xié)議 演進(jìn)過程 然后討論了目前在現(xiàn)網(wǎng)中使用最多的快速生成樹協(xié)議r s t p 的詳細(xì)實(shí)現(xiàn) 在 此基礎(chǔ)上 進(jìn)一步研討了s t p 協(xié)議的下一步發(fā)展方向 生成樹協(xié)議是一種二層管理協(xié)議它通過有選擇性地阻塞網(wǎng)絡(luò)冗余鏈路來達(dá)到消除 網(wǎng)絡(luò)二層環(huán)路的目的同時(shí)具備了鏈路的備份功能 生成樹協(xié)議和其他協(xié)議一樣是隨著網(wǎng) 絡(luò)的不斷發(fā)展而不斷更新?lián)Q代的 所以本文標(biāo)題中的生成樹協(xié)議并不是特指i e e e 8 0 2 1 d 中定義的s t p 協(xié)議 而是包括s t p 以及各種在s t p 基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)了的生成樹 協(xié)議例如r s t p m s t p 等等 關(guān)鍵字 數(shù)據(jù)通信 城域網(wǎng) 生成樹 快速生成樹協(xié)議 a b s t r a c t碩士論文 a b s t r a c t t h em e t r o p o l i t a na r e an e t w o r k m a n i sam u l t i m e d i ac o m m u n i c a t i o nn e t w o r ko f h i g h b a n d w i d t h m u l t i f u n c t i o na n dm u l t i s e r v i c ea c c e s s w h i c hi sb a s e do ni p a n d a t m b a s e dt e l e c o m m u n i c a t i o n st e c h n o l o g y t of i b e r o p t i ct r a n s m i s s i o na sam e d i u m a n d c o l l e c t sd a t a v o i c ea n dv i d e os e r v i c e si no n e i tc a nm e e tt h ei n c r e a s i n g l ys t r o n gd e m a n d so f g o v e r n m e n t s f i n a n c ea n di n s u r a n c e s c h o o l s c o m p a n i e sa n do t h e ro r g a n i z a t i o n s t o h i 曲 s p e e d h i g h q u a l i t y d a t ac o m m u n i c a t i o n s e r v i c e s p a r t i c u l a r l y 謝t h t h e r a p i d d e v e l o p m e n to fi n t e r a c ts u b s c r i b e r so fb r o a d b a n dh i 曲一s p e e di n t e m e ta c c e s s m a cl a y e r s w i t c hi nt h ec o n v e r s i o nf e a t u r ei st h en a t u r eo fm a na n ds c a l a b i l i t yo ft h eg u a r a n t e e a t p r e s e n t s w i t c ho nt h ew i d e s p r e a du s eo ft h em a cl a y e ri ss p a n n i n g t r e ep r o t o c o l s t p b a s e de x c h a n g e t h i sd i s s e r t a t i o nf i r s t l ya n a l y z e dt h eb a s i cs t r u c t u r eo fe x i s t i n gi pn e t w o r kl e v e la n d s e v e r a lk i n d so fm e t r o p o l i t a na r e an e t w o r k i n t r o d u c e dt h ek e yp r o b l e m so fw a n c o m p o s e d b ys w i t c h b o a r d s a sw e l la st h ec o r r e s p o n d i n gt h e o r i e sp r i n c i p l ea n de v o l u t i o np r o c e s s e so f s p a n n i n gt r e ep r o t o c o l t h e nd i s c u s s e dt h ed e t a i l e dr e a l i z a t i o no ff a s ts p a n n i n gt r e ep r o t o c o l r s t p b e s i d e s f u r t h e rd e v e l o p m e n t so f t h es t pp r o t o c o l sa l ed i s c u s s e d t h es p a n n i n gt r e ep r o t o c o li sat w o l e v e lm a n a g e m e n tp r o t o c o l w h i c he l i m i n a t e st h e t w ol e v e lr i n go fn e t w o r kb ys e l e c t i v e l yb l o c k i n gr e d u n d a n tl i n k sa n ds i m u l t a n e o u s l yh a dt h e l i n kb a c k u pf u n c t i o n s a l o n g 謝t 1 1t h ee v o l u t i o no fn e t w o r k s t pi sc o n t i n u a l l yd e v e l o p e da s w e l la st h eo t h e rp r o t o c o l s t h e r e f o r e t h es p a n n i n gt r e ep r o t o c o li nt h ed i s s e r t a t i o ni sn o t o n l yt h es t pp r o t o c o ld e f i n e di ni e e e 8 0 2 1 di np a r t i c u l a r b u ta l s oi n c l u d i n gt h ei m p r o v e d s p a n n i n gt r e ep r o t o c o l sb a s e do ns t p s u c ha sr s t p m s t p a n ds oo n k e yw o r d s d a t at r a f f i c m e t r o p o l i t a na r e an e t w o r k s p a n n i n gt r e e f a s ts p a n n i n gt r e e p r o t o c o l 聲明 本學(xué)位論文是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下取得的研究成果 盡我所知 在 本學(xué)位論文中 除了加以標(biāo)注和致謝的部分外 不包含其他人已經(jīng)發(fā) 表或公布過的研究成果 也不包含我為獲得任何教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W 歷而使用過的材料 與我一同工作的同事對(duì)本學(xué)位論文做出的貢獻(xiàn)均 已在論文中作了明確的說明 研究生簽名 年月日 學(xué)位論文使用授權(quán)聲明 南京理工大學(xué)有權(quán)保存本學(xué)位論文的電子和紙質(zhì)文檔 可以借閱 或上網(wǎng)公布本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容 可以向有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送 交并授權(quán)其保存 借閱或上網(wǎng)公布本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容 對(duì) 于保密論文 按保密的有關(guān)規(guī)定和程序處理 研究生簽名 年月日 論立 以太h 環(huán)路保護(hù)怫議s t 研究 1 引言 1 1 背景介紹 隨著數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 上網(wǎng)和上網(wǎng)衍生的業(yè)務(wù)越來越被廣泛的應(yīng)用 同時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) 的層次結(jié)構(gòu)也發(fā)生了巨大的變化 現(xiàn)在 界通常把網(wǎng)絡(luò)分為a c c e s s 層 城域?qū)?核心 i pc o r e 層 i 每個(gè)網(wǎng)絡(luò)層有卟l 刊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 同時(shí)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)層具備不同的功能 例如網(wǎng) 絡(luò)的接入層主要負(fù)責(zé)各種終端的接入 要求具備豐富的接口 可以為多種服務(wù)提供接口 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展要求所有業(yè)務(wù)a l li p 所謂的f m c f i x e da n dm o b i l ec o n v e r g e n c e 即原 有的固網(wǎng)業(yè)務(wù)和移動(dòng)業(yè)務(wù)全部只是需要一個(gè)網(wǎng)絡(luò)承載 而i p c o r e 層的主要功能就是數(shù) 據(jù)的交換 要求具備高性能和高町靠性 毫無疑問 整個(gè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)蛀復(fù)雜的就在城域網(wǎng) 絡(luò)層 如圖 l 所不 一m e t r 書卜璐i p m p l s 磐 一 一7 圖i 網(wǎng)絡(luò)基本t o p o l o 副 城域網(wǎng) m e t r o p o l i t m a a r e a n e t w o r k 簡(jiǎn)稱m a n 基本卜是一種大型的l a n 通 常使用與l a n 相似的技術(shù)4 i 之所以將m a n 單獨(dú)列出的一個(gè)主要原因是已經(jīng)有了 個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 分布式隊(duì)列雙總線d q d b d i s t r i b u t e dq u e u ed u a lb u s 即i e e e 8 0 26 d q d b 是由雙總線構(gòu)成 所有的計(jì)算機(jī)都連結(jié)在上面 所謂寬帶城域網(wǎng) 就是在城市范圍內(nèi) 以i p 和a t m 電信技術(shù)為基礎(chǔ) 以光纖作為 傳輸媒介 集數(shù)據(jù) 語音 視頻服務(wù)于一體的高帶寬 多功能 多q k 務(wù)接入的多媒體通 信網(wǎng)絡(luò) 它能夠滿足政府機(jī)構(gòu) 金融保險(xiǎn) 大中小學(xué)校 公司企業(yè)等單位對(duì)高速率 高質(zhì)量 數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)日益旺盛的需求 特別是快速發(fā)展起來的互聯(lián)網(wǎng)用戶群對(duì)寬帶高速上網(wǎng)的 需求 1 引言碩士論文 城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)如下 3 j 傳輸速率高一寬帶城域網(wǎng)采用大容量的p a c k e t o v e rs d h 傳輸技術(shù) 為高速路由 和交換提供傳輸保障 千兆以太網(wǎng)技術(shù)在寬帶城域網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用 使骨干路由器的端 口能高速有效地?cái)U(kuò)展到分布層交換機(jī)上 光纖 網(wǎng)線到用戶桌面 使數(shù)據(jù)傳輸速度達(dá)到 1 0 0 m 1 0 0 0 m 用戶投入少 接入簡(jiǎn)單 寬帶城域網(wǎng)用戶端設(shè)備便宜而且普及 可以使用路由器 h u b 甚至普通的網(wǎng)卡 用戶只需將光纖 網(wǎng)線進(jìn)行適當(dāng)連接 并簡(jiǎn)單配置用戶網(wǎng)卡或 路由器的相關(guān)參數(shù)即可接入寬帶城域網(wǎng) 個(gè)人用戶只要在自己的電腦上安裝一塊以太網(wǎng) 卡 將寬帶城域網(wǎng)的接口插入網(wǎng)卡就聯(lián)網(wǎng)了 安裝過程和以前的電話一樣 只不過網(wǎng)線 代替了電話線 電腦代替了電話機(jī) 技術(shù)先進(jìn) 安全 技術(shù)上為用戶提供了高度安全的服務(wù)保障 寬帶城域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò) 中提供了第二層的v l a n 隔離 使安全性得到保障 由于v l a n 的安全性 只有在用 戶局域網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)才能互相訪問 非用戶局域網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)都無法通過非正常途徑訪 問用戶的計(jì)算機(jī) 如果要從網(wǎng)外訪問 則必須通過正常的路由和安全體系 因此黑客若 想利用底層的漏洞進(jìn)行破壞是不可能的 虛擬撥號(hào)的普通用戶通過寬帶接入服務(wù)器上 網(wǎng) 經(jīng)過賬號(hào)和密碼的驗(yàn)證才可以上網(wǎng) 用戶可以非常方便地自行控制上網(wǎng)時(shí)間和地點(diǎn) 高速上網(wǎng) 利用寬帶i p 網(wǎng)頻帶寬 速度快的特點(diǎn) 用戶可以快速訪問i n t e m e t 及享受一切相關(guān)的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù) 包括w w w 電子郵件 新聞組 b b s 互聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)航 信息搜索 遠(yuǎn)程文件傳送等 端口速度達(dá)到1 0 m 以上 互動(dòng)游戲一 互動(dòng)游戲網(wǎng) 可以讓您享受到i n t e m e t 網(wǎng)上游戲和局域網(wǎng)游戲相結(jié)合 的全新游戲體驗(yàn) 通過寬帶網(wǎng) 即使是相隔一百公里的同城網(wǎng)友 也可以不計(jì)流量地相 約玩三維聯(lián)網(wǎng)游戲 v o d 視頻點(diǎn)播 讓你坐在家里利用w e b 瀏覽器隨心所欲地點(diǎn)播自己愛看的節(jié) 目 包括電影精品 流行的電視劇集 還有視頻新聞 體育節(jié)目 戲曲歌舞 m t v 卡拉o k 等 網(wǎng)絡(luò)電視 n e t t v 突破傳統(tǒng)的電視模式 跨越時(shí)間和空間的約束 在網(wǎng)上 實(shí)現(xiàn)無限頻道的電視收視 通過w e b 瀏覽器的方式直接從網(wǎng)上收看電視節(jié)目 克服 了現(xiàn)有電視頻道受地區(qū)及氣候等多種因素約束的弊病 而且有利于進(jìn)行一種新型交互式 電視劇 網(wǎng)絡(luò)電視劇 的制作和播放 遠(yuǎn)程醫(yī)療 采用先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)和寬帶通信技術(shù) 醫(yī)務(wù)人員為遠(yuǎn)在幾百公里 或幾千公里之外的病人進(jìn)行診斷和治療 遠(yuǎn)程醫(yī)療是隨著寬帶多媒體通信的興起而發(fā)展 起來的一種新的醫(yī)療手段 遠(yuǎn)程會(huì)議 異地開會(huì)不用出差 也不用出門 在高速信息網(wǎng)絡(luò)上的視頻會(huì)議系統(tǒng) 中 天涯若比鄰 的感覺得到了最完美的詮釋 2 碩士論文以太網(wǎng)環(huán)路保護(hù)協(xié)議s t p 研究 遠(yuǎn)程教育 從根本上克服了基于電視技術(shù)的單向廣播式 基于w e b 網(wǎng)頁的文本 查詢式和基于昂貴得無法進(jìn)入家庭的會(huì)議電視等三種方式的缺陷 運(yùn)用寬帶網(wǎng)最新產(chǎn)品 和技術(shù) 將圖 文 聲等多媒體信息 以交互的方式進(jìn)入普通家庭 學(xué)校和企事業(yè)單位 學(xué)生可通過寬帶網(wǎng)在家收看教學(xué)節(jié)目并可與老師實(shí)時(shí)交互 可上i n t e m e t 查資料 以 e m a i l 電子郵件等方式布置作業(yè) 交作業(yè) 解答提問等 缺課可檢索課程數(shù)據(jù)庫以v o d 方式播放老師講課錄像等 遠(yuǎn)程監(jiān)控 w e b c m 對(duì)遠(yuǎn)程的系統(tǒng)或其他東西進(jìn)行監(jiān)控 授權(quán)用戶通過 w e b 自由進(jìn)行鏡頭的轉(zhuǎn)動(dòng) 調(diào)焦等操作 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的監(jiān)控管理功能 監(jiān)控系統(tǒng)采用數(shù) 字監(jiān)控方式 數(shù)字監(jiān)控方式很好地與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起 充分發(fā)揮寬帶城域網(wǎng)的帶 寬優(yōu)勢(shì) 這是未來監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的流行趨勢(shì) 家庭證券交易系統(tǒng) 可在家里交互式地進(jìn)行證券大戶室形式的網(wǎng)上炒股 不但可 以實(shí)時(shí)查閱深 滬股市行情 獲取全面及時(shí)的金融信息 還可以通過多種分析工具進(jìn)行 即時(shí)分析 并可進(jìn)行網(wǎng)上實(shí)時(shí)下單交易 參考專家股評(píng) 寬帶業(yè)務(wù)還可為廣大用戶提供i n t e m e t 信息瀏覽 信息查詢 收發(fā)電子郵件 網(wǎng)上 游戲 多媒體網(wǎng)上教育 視音頻點(diǎn)播等多項(xiàng)服務(wù) 所有的這些功能都體現(xiàn)了城域網(wǎng)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的重要性和關(guān)鍵性 而數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中 在傳統(tǒng)的建設(shè)城域網(wǎng)模式理念中 構(gòu)建城域網(wǎng)的主要設(shè)備就是 交換機(jī) 而交換機(jī)通常概念中主要是二層轉(zhuǎn)發(fā) 即是m a c 地址的轉(zhuǎn)發(fā) 我們也認(rèn)為三 層交換機(jī)它是三層交換 8 但是本文的重點(diǎn)在與討論2 層交換機(jī) 所以 我們也通常稱 城域網(wǎng)是二層的網(wǎng)絡(luò) 交換機(jī)是數(shù)字通信設(shè)備中最基本的設(shè)備 也是最重要的設(shè)備之一 而交換機(jī)的二層特性就決定交換機(jī)的先進(jìn)性和擴(kuò)展性 交換機(jī)在第二層即m a c 層必須具有交換功能 3 5 1 目前交換機(jī)上普遍使用的m a c 層交換方式是i e e e 8 0 2 1 d 組織發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn) 基于生成樹算法的交換 在局域網(wǎng)內(nèi)的交 換機(jī)執(zhí)行了生成樹算法以后 會(huì)組成一個(gè)生成樹動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使局域網(wǎng)內(nèi) 任意兩個(gè)工作站之間不存在回路 從而能防止由此產(chǎn)生的局域網(wǎng)廣播風(fēng)暴 同時(shí) 生成 樹算法還負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化 并能在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化之后建立新的生成樹 能 提供一定的容錯(cuò)能力而重新配置生成樹的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 交換機(jī)根據(jù)生成樹動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的 狀態(tài)信息來維護(hù)和更新m a c 交換表 最終實(shí)現(xiàn)m a c 層的交換 生成樹 s t p s p a n n i n gt r e ep r o t o c 0 1 算法 9 的目的是讓交換機(jī)動(dòng)態(tài)地發(fā)現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)的一個(gè)無回路子集 樹 并且保證足夠的連通度 以使得只要物理上可能 每?jī)蓚€(gè) l a n 之間就存在一條路徑 根據(jù)圖論的原理 2 1 對(duì)于任何包含結(jié)點(diǎn)和連接節(jié)點(diǎn)的線路 圖形而言 都存在一個(gè)既保證目的連通性又無循環(huán)的線路的生成樹 所以生成樹算法和 協(xié)議能夠避免任何動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中所出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)循環(huán)問題 可以消除任意兩個(gè)工作站之 間的回路 1 引言 碩士論文 1 2 課題簡(jiǎn)述 本文試圖通過闡述s t p 協(xié)議的演進(jìn)過程及目前網(wǎng)絡(luò)中使用最為廣泛地r s t p 協(xié)議的 工作過程及實(shí)現(xiàn) 詳細(xì)說明了s t p 協(xié)議的演進(jìn)過程 即伴隨著以太網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展而發(fā)展 地 并在文章的最后對(duì)s t p 協(xié)議未來發(fā)展之路進(jìn)行了研究和探討 1 3 論文內(nèi)容與結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 1 3 1 論文內(nèi)容 本文首先介紹i p 網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)框架 然后重點(diǎn)介紹了城域網(wǎng) 其中構(gòu)建城域網(wǎng) 的主要設(shè)備就是交換機(jī) 特別是二層交換機(jī) 而s t p 協(xié)議是二層交換機(jī)中最重要的特 性之一 然后介紹了s t p 協(xié)議產(chǎn)生的原因 相關(guān)理論原理以及協(xié)議演進(jìn)過程 然后討 論了目前在現(xiàn)網(wǎng)中使用最多的r s t p 協(xié)議的詳細(xì)實(shí)現(xiàn) 在此基礎(chǔ)上 進(jìn)一步研討了s t p 協(xié)議的下一步發(fā)展方向 1 3 2 論文結(jié)構(gòu) 本文共分五章 第一章 引言 簡(jiǎn)要闡述了在以太環(huán)網(wǎng)上報(bào)文基于m a c 進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的過程 從而導(dǎo) 出為何需要使用s t p 協(xié)議 第二章 s t p 協(xié)議概述 概要性地描述了s t p 產(chǎn)生的原因 以及協(xié)議的各種過程 第三章 s t p 協(xié)議演進(jìn)過程 簡(jiǎn)要闡述了s t p 協(xié)議的演進(jìn)過程 從s s t p 到r s t p 及最后的m s t p 均是伴隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展而演進(jìn)的 從而提出當(dāng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中所要解決的 一些關(guān)鍵問題 第四章 s t p 協(xié)議詳解 詳細(xì)描述了目前在現(xiàn)網(wǎng)中使用最多地r s t p 協(xié)議的工作過 程及實(shí)現(xiàn) 第五章 s t p 協(xié)議的未來之路 伴隨這l 2 v p n 技術(shù)的發(fā)展 s t p 協(xié)議如何更好地 發(fā)揮環(huán)網(wǎng)保護(hù)的作用 進(jìn)行了一些探討 結(jié)束語 總結(jié)全文 給出作者的心得體會(huì) 4 礤士論文盥太同環(huán)路保護(hù)協(xié)議s t p 研究 2 s t p 協(xié)議概述 2 1 城域兩的結(jié)構(gòu) 傳統(tǒng)城域網(wǎng)中 采用交換機(jī)組成二層接入的網(wǎng)絡(luò) 有多種結(jié)構(gòu)方法而通常情況下 在純交換機(jī)組成的二層網(wǎng)絡(luò)中 一般有兩種組網(wǎng)方式 一種是樹形組網(wǎng) 一種是環(huán)形組 網(wǎng)p l 圖2 1 l 樹型組網(wǎng)圖 樹形組網(wǎng)的好處是 a 網(wǎng)絡(luò)的層次清晰明確 簡(jiǎn)單容易部署 b 網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性好 但是毫無疑問該網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)也會(huì)有些弱點(diǎn) 最大的問題就是網(wǎng)絡(luò)的可靠性 如果一 旦有設(shè)各d o w n 機(jī) 就會(huì)發(fā)生該設(shè)備下的用戶都會(huì)出現(xiàn)終止業(yè)務(wù) 用戶需要一定的恢復(fù) 時(shí)間 針對(duì)這種問題 傳統(tǒng)城域網(wǎng)的另外一種組網(wǎng)方式就是 環(huán)形組網(wǎng) 4 環(huán)形組網(wǎng)的優(yōu) 點(diǎn)在于最大方便的解決了環(huán)路保護(hù)問題 因?yàn)楫?dāng)帶寬不是問題的時(shí)候 網(wǎng)絡(luò)的可靠性是 2s t l 協(xié)議概述碩士論文 非常重要的 i p l m p l s 一 每爭(zhēng)毫蕾 圖2 12 環(huán)形組網(wǎng)圖 實(shí)際上 該環(huán)網(wǎng)的基本原理就在與巧妙運(yùn)用了s t p 的協(xié)議i i 主動(dòng)破環(huán) 對(duì)于多個(gè)交換組成的二層網(wǎng)絡(luò) 往往會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)大 造成網(wǎng)絡(luò)的回路 回路帶 來的結(jié)果就是網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴 因此作為一個(gè)二層設(shè)備交換機(jī)必須要具備二層治愈功能 簡(jiǎn)單 的說就是破環(huán)路 二層數(shù)據(jù)網(wǎng)的自愈需求由來已久 早期的以太網(wǎng)b r i d g e 采用了基于m a c 地址在 不同端口之間的轉(zhuǎn)發(fā) 而每一個(gè)端口對(duì)應(yīng)的是一個(gè)以太網(wǎng)的網(wǎng)段 也就是一個(gè)以太網(wǎng)的 廣播域 通過學(xué)習(xí)每個(gè)端口的m a c 地址表的方式 以太網(wǎng)b r i d g e 只轉(zhuǎn)發(fā)不同端口間 的通信1 1 2 1 但是由于b r i d g e 依賴豹是運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)中存在的m a c 地址和端口的對(duì)應(yīng)表 所i 三 一旦收到目的地址未知的數(shù)據(jù)包 它將利用廣播的形式來尋址 這種方法使得它天 生不能隔離廣播包和組播包的通信 其后果就是在一個(gè)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中造成數(shù)據(jù)流量以指數(shù) 形式的增長(zhǎng) 從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的癱瘓 這種現(xiàn)象也稱為 r 插風(fēng)暴 可以說 廣播風(fēng)暴 的現(xiàn)象只存在于兩點(diǎn)之間存在冗余鏈路的網(wǎng)絡(luò)之中 而冗余鏈路 正是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中大量存在的 這種設(shè)計(jì)的目的是當(dāng)某一條鏈路失效時(shí) 另一條冗余的鏈 路能夠馬上接管所有的工作 為了解決 廣播風(fēng)暴 這一在二層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中存在弊端 碩士論文以太網(wǎng)環(huán)路保護(hù)協(xié)議s t p 研究 i e e e 電機(jī)和電子工程師學(xué)會(huì) 制定了8 0 2 1 d 的生成樹協(xié)議 s p a n n i n gt r e e 這種 協(xié)議的本質(zhì)就是消除網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲腥我鈨牲c(diǎn)之間可能存在的重復(fù)路徑 利用這種算法將兩 點(diǎn)之間存在的多條路經(jīng)劃分為 通信路徑 和 備份鏈路 數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)在 通信路徑 上進(jìn) 行 而 備份鏈路 只用于鏈路的偵聽 一旦發(fā)現(xiàn) 通信路徑 失效時(shí) 將自動(dòng)地將通信切 換到 備份鏈路 上 現(xiàn)代的二層以太網(wǎng)交換機(jī)和三層以太網(wǎng)交換機(jī)采用了硬件電路的設(shè)計(jì) 保證了每個(gè) 端口的獨(dú)享帶寬 用戶可以將它的每一個(gè)端1 2 1 看作是一個(gè)獨(dú)立的b r i d g e 端口 其二層 的工作原理同b r i d g e 類似 為了實(shí)現(xiàn)在用戶接入層 匯聚層甚至城域網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的高 可靠性 網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵的拓?fù)湓O(shè)計(jì)往往采用冗余鏈路的設(shè)計(jì) 雖然也有其他的技術(shù)可以實(shí) 現(xiàn)高效的網(wǎng)絡(luò)收斂 但是大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者還是采用了8 0 2 1 d 的方法 原因是 s p a n n i n gt r e e 是一項(xiàng)簡(jiǎn)單而成熟的網(wǎng)絡(luò)自愈技術(shù) 2 2 協(xié)議描述 s t p s p a n n i n gt r e ep r o t o c 0 1 生成樹協(xié)議是一種二層管理協(xié)議它通過有選擇性地 阻塞網(wǎng)絡(luò)冗余鏈路來達(dá)到消除網(wǎng)絡(luò)二層環(huán)路的目的同時(shí)具備了鏈路的備份功能 由于生成樹協(xié)議本身比較小所以并不像路由協(xié)議那樣廣為人知 但是它卻掌管著端 口的轉(zhuǎn)發(fā)大權(quán) 小樹枝抖一抖上層協(xié)議就得另謀生路 這只是一個(gè)形象的比喻 不 過真實(shí)情況確實(shí)如此 特別是在和別的協(xié)議一起運(yùn)行的時(shí)候 生成樹就有可能斷了其他 協(xié)議的報(bào)文通路 造成種種奇怪的現(xiàn)象 生成樹協(xié)議和其他協(xié)議一樣是隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展而不斷更新?lián)Q代的 所以本文標(biāo) 題中的生成樹協(xié)議并不是特指i e e e8 0 2 1 d 中定義的s t p 協(xié)議 而是包括s t p 以及各 種在s t p 基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)了的生成樹協(xié)議例如r s t p m s t p 等等 2 3 性能問題 鑒于生成樹算法和協(xié)議下面的兩個(gè)特性 應(yīng)該重視性能問題 1 一直收不到消息可能使交換機(jī)增加連接度 比如 某交換機(jī)一直不能從某端口 收到任何配置信息 它就會(huì)把自己設(shè)為該端口的指定交換機(jī) 2 存在的多余的連接 循環(huán) 是潛在的危險(xiǎn) 因此保證生成樹算法在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁 塞時(shí)還能正常運(yùn)行是很重要的 否則 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生短暫擁塞時(shí) 可能導(dǎo)致生成樹算法不 正確地把額外的端口轉(zhuǎn)為打開狀態(tài)而產(chǎn)生循環(huán) 并極大地增加擁塞量 以至于算法無法 恢復(fù) 7 2s t p 協(xié)議概述碩士論文 2 4 改進(jìn)措施 8 0 2 1 d 沒有闡明在一個(gè)存在多個(gè)v l a n 情況下如何處理s p a n n i n gt r e e 的算 法 造成一個(gè)以太網(wǎng)交換機(jī)只支持單個(gè)s t p 運(yùn)算 從而使得雙光纖鏈路的資源只能利 用到一半 針對(duì)這些8 0 2 1 d 所帶來的弊端 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商開發(fā)了許多增強(qiáng)的技術(shù) 以使以 太網(wǎng)用于現(xiàn)代高速的寬帶網(wǎng)絡(luò) 這些技術(shù)主要有 1 交換機(jī)需要有高性能的c p u 增加處理數(shù)據(jù)幀的能力 否則 有可能存在數(shù)據(jù) 幀還沒有處理就丟棄了 如果這樣交換機(jī)的配置信息自然而然地被丟棄了 2 交換機(jī)的配置信息應(yīng)該被優(yōu)先發(fā)送 無論網(wǎng)絡(luò)有多么擁擠 交換機(jī)都應(yīng)該能夠 發(fā)送配置信息 3 對(duì)配置信息的處理并不要求即時(shí)處理 但是交換機(jī)應(yīng)該保證保存了最優(yōu)的配置 信息 從而在網(wǎng)絡(luò)空閑的時(shí)候 運(yùn)行生成樹算法和協(xié)議 碩士論文以太網(wǎng)環(huán)路保護(hù)協(xié)議s t p 研究 3s t p 協(xié)議演進(jìn)過程 在生成樹協(xié)議發(fā)展過程中 老的缺陷不斷被克服新的特性不斷被開發(fā)出來 按照大 功能點(diǎn)的改進(jìn)情況 我們可以粗略地把生成樹協(xié)議的發(fā)展過程劃分成三代 3 0 1 下面將一 一道來 3 1 開天辟地的第一代生成樹協(xié)議s s t p 早在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展初期 透明網(wǎng)橋是一個(gè)不得不提的重要角色 它比只會(huì)放大和廣播信 號(hào)的h u b 聰明的多 它會(huì)悄悄把發(fā)向它的數(shù)據(jù)幀的源m a c 和端口記錄下來 下次碰到 這個(gè)目的m a c 的報(bào)文就只從記錄中的端口號(hào)發(fā)送出去 除非目的m a c 沒有記錄或者目 的m a c 就是多播地址才會(huì)向所有端口發(fā)送 通過透明網(wǎng)橋不同的局域網(wǎng)之間可以互通 而且由于具備m a c 地址學(xué)習(xí)功能而不會(huì)像刪b 那樣造成網(wǎng)絡(luò)報(bào)文沖撞泛濫 但是金無足赤透明網(wǎng)橋也有它的缺陷 它的缺陷就在于它的透明傳輸 透明網(wǎng)橋并 不能像路由器那樣知道報(bào)文還可以經(jīng)過多少次轉(zhuǎn)發(fā) 一旦網(wǎng)絡(luò)存在環(huán)路就會(huì)造成報(bào)文在 環(huán)路內(nèi)不斷循環(huán)和增生 甚至造成恐怖的廣播風(fēng)暴 之所以用恐怖二字是因?yàn)樵谶@種情 況下網(wǎng)絡(luò)將變得不可用 而且在大型網(wǎng)絡(luò)中不好定位 所以廣播風(fēng)暴對(duì)二層網(wǎng)絡(luò)來說是 災(zāi)難性的 在這種大環(huán)境下扮演著救世主角色的s t ps p a n n i n gt r e ep r o t o c o l 協(xié)議來到人間 其 中以m e e 的8 0 2 1 d 版本最為流行 5 j s t p 協(xié)議的基本思想十分簡(jiǎn)單大家知道自然界中生長(zhǎng)的樹是不會(huì)出現(xiàn)環(huán)路的如果 網(wǎng)絡(luò)也能夠像一棵樹一樣生長(zhǎng)就也不會(huì)出現(xiàn)環(huán)路 于是s t p 協(xié)議中定義了根橋 r o o t b r i d g e 根端c i r o o tp o r t 指定端1 2 1 d e s i g n a t e dp o r t 路徑開銷p a t hc o s t 等概念 目的就在于通過構(gòu)造一棵自然樹的方法 達(dá)到裁剪冗余環(huán)路的目的 1 4 同時(shí)實(shí)現(xiàn)鏈路備 份和路徑最優(yōu)化 用于構(gòu)造這棵樹的算法就叫做生成樹算法s p as p a n n i n gt r e e a l g o r i t h m 用這種算法構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)樹的協(xié)議也就被稱為生成樹協(xié)議 要實(shí)現(xiàn)這些功能網(wǎng)橋之間必須要進(jìn)行一些信息的交流 這些信息交流單元就稱為配 置消息b p d u b r i d g ep r o t o c o ld a t au n i t s t pb p d u 是一種二層報(bào)文目的m a c 是多播地址0 1 8 0 c 2 0 0 0 0 0 0 6 j 所有支持 s t p 協(xié)議的網(wǎng)橋都會(huì)接收并處理收到的報(bào)文 該報(bào)文在數(shù)據(jù)區(qū)里攜帶了用于生成樹計(jì)算 的所有有用信息 要了解生成樹協(xié)議的工作過程也不難 首先進(jìn)行根橋的選舉 依據(jù)是網(wǎng)橋優(yōu)先級(jí)和 網(wǎng)橋m a c 地址組合成的橋i d b r i d g ei d 橋i d 最小的網(wǎng)橋?qū)⒊蔀榫W(wǎng)絡(luò)中的根橋在如圖 o 3s t p 協(xié)演進(jìn)過程碩 論立 3l1 所示的網(wǎng)絡(luò)中各網(wǎng)橋都以默認(rèn)值啟動(dòng) 在網(wǎng)橋優(yōu)先級(jí)都一樣默認(rèn)優(yōu)先級(jí)是3 2 7 6 8 2 3 1 的情況下 m a c 地址最小的網(wǎng)橋成為根橋 假設(shè)是國(guó)中的s w l 這樣s w l 的所有端口 的角色都成為指定端口進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài) 接下來其他網(wǎng)橋?qū)⒏髯赃x擇一條最粗壯的樹枝作為到根橋的路徑 相應(yīng)端口的角色 就成為根端口 假設(shè)在圖中藍(lán)色鏈路是百兆f e 鏈路綠色鏈路是千兆g e 鏈路 那么s w 3 從端口1 到根橋的路徑開銷按照默認(rèn)值就是1 9 而從端 3 2 經(jīng)過s w 2 到根橋的路徑開銷 是4 4 8 所以端口2 成為根端口進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài) s w 2 到根橋有兩條路徑開銷相等的路 徑 它將根據(jù)發(fā)送端的端m i d p o r t i d 來確定優(yōu)先級(jí) 優(yōu)先級(jí)高數(shù)值小的將成為根 端1 2 假設(shè)是端口2s w 2 的端口1 將成為指定端口 根橋和根端口都確定之后一棵樹就 已經(jīng)構(gòu)造出來了 如圖311 中實(shí)線所示 下面的任務(wù)是裁剪冗余的環(huán)路 這個(gè)工作是通過阻塞非根橋上相應(yīng)端口來實(shí)現(xiàn)的 例如s w 2 的端口3 和s w 3 的端口1 的角色成為禁用端口進(jìn)入阻塞狀態(tài) 經(jīng)過一段時(shí)間默認(rèn) 值是3 0 秒左右 生成樹穩(wěn)定之后所有端口要么進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài) 要么進(jìn)入阻塞狀態(tài) s t p b p d u 仍然會(huì)定時(shí)從各個(gè)網(wǎng)橋的指定端口發(fā)出以維護(hù)鏈路的狀態(tài) 如果網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變 化 生成樹就會(huì)重新計(jì)算 端口狀態(tài)也會(huì)隨之改變 3 2 快速收斂的第二代生成樹協(xié)議r s t p s t p 協(xié)議給透明網(wǎng)橋帶來了新生 但是隨著應(yīng)用的深入和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展它的缺點(diǎn) 在應(yīng)用中也被暴露了出來 s t p 協(xié)議的主要的缺陷表現(xiàn)在收斂速度上 當(dāng)拓?fù)浒l(fā)生變化新的配置消息要經(jīng)過一 定的時(shí)延才能傳播到整個(gè)網(wǎng)絡(luò) 這個(gè)時(shí)延稱為f o r w a r dd e l a y 默認(rèn)值是1 5 秒f 2 6 1 在所有 網(wǎng)橋收到這個(gè)變化的消息之前 若舊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中處于轉(zhuǎn)發(fā)的端1 2 1 還沒有發(fā)現(xiàn)自己應(yīng)該在 新的拓?fù)渲型Ｖ罐D(zhuǎn)發(fā)則可能存在臨時(shí)環(huán)路 為了解決臨時(shí)環(huán)路的問題 生成樹使用了一 種定時(shí)器策略 即在端口從阻塞狀態(tài)到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)中間加上一個(gè)只學(xué)習(xí)m a c 地址但不參 與轉(zhuǎn)發(fā)的中間狀態(tài) 兩次狀志切換的時(shí)間都是f o r w a r dd e l a y 這樣就可以保證在拓?fù)?碩士論文 以太月環(huán)路保護(hù)協(xié)議s i p 研究 變化的時(shí)候不會(huì)產(chǎn)生臨時(shí)環(huán)路 但是這個(gè)看似良好的解決方案實(shí)際上帶來的卻是至少兩 倍f o r w a r d d e l a y 的收斂時(shí)間 為了解決s t p 協(xié)議的這個(gè)缺陷 在世紀(jì)之初i e e e 推出了8 0 2 1 w 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)作為對(duì) 8 0 2 i d 標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充 在i e e e8 0 21 w 標(biāo)準(zhǔn)里定義了一種快速生成樹協(xié)議r s t p r a p i d s p a n n i n gt r e ep r o t o c 0 1 吲 r s t p 協(xié)議在s i p 擠議基礎(chǔ)上作t e 點(diǎn)重要改進(jìn)收斂速度 快的多最快1 秒以內(nèi) 第一點(diǎn)改進(jìn)為根端口和指定端口設(shè)置了快速切換用的替換端口a l t e m a t ep o r t 和備 份端 b a c k u pp o r t 兩種角色當(dāng)根端口 指定端口失效的情況下 替換端口 備份端口就 會(huì)無時(shí)延地進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài) 如圖311 如果所有網(wǎng)橋都運(yùn)行r s t p 協(xié)議 s w 2 的端口3 將能夠識(shí)別這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)成為替換端口 當(dāng)端n 2 的鏈路失效的情況下 端n 3 就能夠立 即進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)無需等待兩倍f o r w a r d d e l a y 時(shí)間 第二點(diǎn)改進(jìn)在只連接了兩個(gè)交換端口的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路中 指定端口只需與下游網(wǎng)橋進(jìn) 行一次握手就可以無時(shí)延地進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài) 如果是連接了三個(gè)以上網(wǎng)橋的共享鏈路 下 游網(wǎng)橋是不會(huì)響應(yīng)指定端口發(fā)出的握手請(qǐng)求的只能等待兩倍f o r w a r dd e l a y 時(shí)間進(jìn)入轉(zhuǎn) 發(fā)狀態(tài) 第三點(diǎn)改進(jìn)直接與終端相連而不是和其他網(wǎng)橋相連的端口定義為邊緣端口閉 e d g e p o r t 邊緣端口可以直接進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)不需要任何延時(shí) 由于網(wǎng)橋無法知道端 口是否是直接與終端相連 所以需要人工配置 可見r s i p 協(xié)議相對(duì)于s t p 協(xié)議的確改進(jìn)了很多 為了支持這些改進(jìn)b p d u 的格式作 了一些修改但仍然向下兼容s t p 協(xié)議可以混合組網(wǎng) 雖然如此 r s t p 和s t p 一樣同屬于單生成樹 s s ts i n g l es p a n n i n gt r e e 有它自 身的諸多缺陷 主要表現(xiàn)在三個(gè)方面 第一點(diǎn)敏陷 由于整個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)只有一棵生成樹 在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較大的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致 較長(zhǎng)的收斂時(shí)間 拓?fù)涓淖兊挠绊懨嬉草^大 第二點(diǎn)缺陷 近些年i e 髓8 0 2 i q 大行其道逐漸成為交換機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 在網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)對(duì)稱的情況下單生成樹也沒什么大礙 但是在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的時(shí)候單生成樹就會(huì)影 響 3 s t p 協(xié)演進(jìn)過程 碩 論文 如圖321 所示 假設(shè)s w l 是根橋綠色鏈路是v l a nl o 紅色鏈路是8 0 2 1 q 的t r t m k 鏈路 t m n k j v l a n1 0 和v l a n2 0 當(dāng)s w 2 的1 呲端口被阻塞的時(shí)候顯然v l a n2 0 的通路就被切斷了 第三點(diǎn)缺陷當(dāng)鏈路被阻塞后將不承載任何流量 造成了帶寬的極大浪費(fèi)這在環(huán)行城 域網(wǎng)的情況下比較明顯 圖322 負(fù)載不均衡示意 如圖32 2 所示 假設(shè)s w l 是根橋s w 4 的一個(gè)端口被阻塞這種情況下 s w 2 和s w 4 之間鋪設(shè)的光纖將不承載任何流量 任何s w 2 和s w 4 之間的流量都將經(jīng)過s w l 和s w 3 轉(zhuǎn)發(fā) 增加了這幾條鏈路的負(fù)擔(dān) 這些缺陷都是單生成樹s s t 無法克服的 于是支持v l a n 的生成樹協(xié)議出現(xiàn)了 3 3 支持負(fù)載分擔(dān)的第三代生成樹協(xié)設(shè)m s t p 多生成樹協(xié)議m s t p m u l t is p a n n i n g t r e e p r o t o c 0 1 是到功能最全面的 在這個(gè)協(xié) 議中定義了實(shí)例i n s t a n c e 的概念 簡(jiǎn)單的說 對(duì)于支持v l a n 的以太網(wǎng)絡(luò) 就是每實(shí)例一棵生成樹多個(gè)v l a n 而這 些v l a n 可以映射到一個(gè)實(shí)例中去 但是一個(gè)v l a n 不能同時(shí)映射到多個(gè)實(shí)例中去 實(shí) 例是什么樣的拓?fù)溆捎成涞嚼锩嫒サ膙 l a n 決定 在使用的時(shí)候可以把多個(gè)相同拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)的v l a n 映射到一個(gè)實(shí)例里 這些v l a n 在端口上轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài) 將取決于對(duì)應(yīng)實(shí)例在 m s t p 里的狀態(tài) 值得注意的是 網(wǎng)絡(luò)里的所有交換機(jī)的v l a n 和實(shí)例映射關(guān)系必須保 持一致 否則會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)連通性 碩士論立以太r 環(huán)路保護(hù)協(xié)議m 研究 m s t p 協(xié)議精妙的地方在于 把支持m s t p 的交換機(jī)和不支持m s t p 交換機(jī)劃分成不 同的區(qū)域 分別稱作m s t 域和s s t 域 在m s t 域內(nèi)部運(yùn)行多實(shí)例化的生成樹 在m s t 域的邊緣運(yùn)行r s t p 兼容協(xié)議 列r 彳崔f 壺 毒三出翻芻一一 圖33im s t p i 作原理示意 如圖331 所示 中間的紅色的m s t 唬內(nèi)的交換機(jī)間使用m s t p b p d u 交換拓?fù)湫畔?藍(lán)色的s s t 域內(nèi)的交換機(jī)使用s t p r s t p b p d u 交換拓?fù)湫畔?m s t 域與s s t 域之間的邊 緣端口上 m s t p 的處理稍微復(fù)雜一些 當(dāng)邊緣端口收到其他交換機(jī)發(fā)來的s t pb p d u 的時(shí)候 端口會(huì)進(jìn)入s t p 兼容狀態(tài)發(fā)送s t p b p d u 當(dāng)邊緣端口收到r s t p b p d u 的時(shí)候 端口會(huì)進(jìn)a r s t p 兼容狀態(tài) 但仍然發(fā)送m s t p b p d u 由于r s t p 在設(shè)計(jì)的時(shí)候就考慮 了擴(kuò)展 所以對(duì)端的r s t p 設(shè)備可以把m s t p 報(bào)文理解成正確的r s t p 報(bào)文 m s t p 設(shè)備內(nèi) 部需要維護(hù)的生成樹包括內(nèi)部生成樹i s t i n t e r n a ls p a n n i n gt r e e 1 2 引 個(gè)數(shù)和連接了多 少個(gè)s s t 域有關(guān) 另外還有若干個(gè)多生成樹實(shí)例m s t i m u l t i p l s p a n n i n g t r e e i r e t a h o e 田j 確定的m s t p 生成樹個(gè)數(shù)是可以配置的 m s t p 相對(duì)于之前的種種生成樹協(xié)議而言優(yōu)勢(shì)非常明顯了m s t p 具有v l a n 認(rèn)知能 力 可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡 可以實(shí)現(xiàn)類似r s t p 的端口狀態(tài)快速切換 可以捆綁多 v l a n 到一個(gè)實(shí)例中 以降低各種資源的占用率 1 3 最難能可貴的是m s t p 可以根好地向下兼 容 s t p r s t p 協(xié)議被作為一種s s t 而且m s t p 是i e e e 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 推廣的阻力相對(duì)小的 多 可見各項(xiàng)全能的m s t i 協(xié)議能夠成為當(dāng)今生成樹發(fā)展的一致方向是當(dāng)之無愧的 4 r s t p 協(xié)議詳解 碩士論文 4r s t p 協(xié)議詳解 快速生成樹算法協(xié)議r s t p r a p i ds p a n n i n gt r e ep r o t o c 0 1 為橋接局域暖 b r i d g e d l a n 配置了完全 簡(jiǎn)單 均衡的連接 這些橋接局域網(wǎng)是由用網(wǎng)橋互聯(lián)的局域網(wǎng) l a n 所組成 注意 r s t p 取代了該標(biāo)準(zhǔn)的上一版本所描述的生成樹算法 s t a 和生成樹協(xié)議 s t p 為了便于移植 r s t p 與s t p 進(jìn)行了一些互操作 遵循兩種不同標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)橋可 以在同一網(wǎng)絡(luò)中使用 而不會(huì)受到s t p 所強(qiáng)加的配置規(guī)則的限制 只不過這種混合網(wǎng) 絡(luò)不是總能提供快速重配置特性 4 1 協(xié)議的設(shè)計(jì)要求 r s t p 工作在由獨(dú)立的點(diǎn)到點(diǎn) p o i n t t o p o i n t 或共享媒體 s h a r e dm e d i a 局域網(wǎng)通過 網(wǎng)橋任意連接起來的橋接局域網(wǎng)中 連接這些獨(dú)立局域網(wǎng)的網(wǎng)橋都運(yùn)行了r s t p m s t p 或者s t p r s t p 保持了m a c 服務(wù) m a cs e r v i c e 2 6 的各種特征 并滿足以下要求 1 為每個(gè)網(wǎng)橋的端1 2 配置端口狀態(tài) p o r ts t a t e 選擇一些端口來轉(zhuǎn)發(fā) f o r w a r d 數(shù)據(jù)幀 其他的則丟棄 d i s c a r d 數(shù)據(jù)幀 從而為提供了一個(gè)完整 s p a n n i n g 而簡(jiǎn)單 t r e e 連接的活動(dòng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) a c t i v et o p o l o g y 注意 配置完的活動(dòng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提供了對(duì)稱連接 例如 從站點(diǎn)a 發(fā)送到站點(diǎn)b 的 幀與從b 發(fā)送到a 的幀通過了相同的網(wǎng)橋 只是順序剛好相反 因此 從一個(gè)收到的 數(shù)據(jù)幀的源地址可以學(xué)習(xí)到如何將后面的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到這個(gè)源地址的主機(jī) 2 當(dāng)局域網(wǎng)組件發(fā)生錯(cuò)誤的時(shí)候 它能通過自動(dòng)重新配置活動(dòng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來提供 容錯(cuò)性 同時(shí) 它能夠自動(dòng)適應(yīng)新增加的網(wǎng)橋或網(wǎng)橋端口 而且不會(huì)形成瞬時(shí)回路 3 在很大的概率下 該活動(dòng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能在一個(gè)短暫 已知而且有限的時(shí)間間隔 里達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài) 從而將任意兩個(gè)主機(jī)間的通信服務(wù)無效時(shí)間減小到最小 4 該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將是確定而且可再生的 同時(shí)可以通過操作算法的參數(shù)來選擇 從而 使得配置管理應(yīng)用程序能依據(jù)流量分析來實(shí)現(xiàn)性能管理的目標(biāo) 5 該協(xié)議的運(yùn)行對(duì)終端站點(diǎn) e n ds t a t i o n 來說是透明的 所以這些終端站點(diǎn)在使 用m a c 服務(wù) m a cs e r v i c e 的時(shí)候 并不知道他們是連接在一個(gè)單一局域網(wǎng)上 還是連 接在一個(gè)橋接局域網(wǎng)上 6 在一個(gè)特定局域網(wǎng)上運(yùn)行的r s t p 所占用的通信帶寬始終只占了總共可用帶 寬的非常小的一部分 并且無論有多少網(wǎng)橋或者局域網(wǎng) r s t p 占用的帶寬都與網(wǎng)絡(luò)的 流量無關(guān) 此外 為了使得網(wǎng)橋及其配置不至于過于復(fù)雜 算法與協(xié)議的設(shè)計(jì)還滿足以 下幾個(gè)要求 1 4 碩士論文以太網(wǎng)環(huán)路保護(hù)協(xié)議s t p 研究 每個(gè)端口所要求的內(nèi)存大小與網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)橋和局域網(wǎng)的數(shù)量無關(guān) 網(wǎng)橋在被加入到網(wǎng)絡(luò)中時(shí) 不需要進(jìn)行單獨(dú)配置 只需要根據(jù)一般例程分配好 他們的m a c 地址 在通常的操作中 配置一個(gè)由點(diǎn)到點(diǎn)局域網(wǎng)組成的活動(dòng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所花的時(shí)間與 協(xié)議計(jì)時(shí)器的值無關(guān) 4 2 協(xié)議要求的支持 為了使網(wǎng)橋協(xié)議能正常運(yùn)行 必須滿足以下要求 一個(gè)能被所有連接到局域網(wǎng)的網(wǎng)橋所識(shí)別的唯一的組m a c 地址 用于標(biāo)記網(wǎng) 橋的生成樹協(xié)議實(shí)體 每個(gè)網(wǎng)橋都有一個(gè)在橋接局域網(wǎng)內(nèi)部唯一確定的標(biāo)識(shí)符 網(wǎng)橋的每個(gè)端口都有一個(gè)在網(wǎng)橋內(nèi)部唯一確定的標(biāo)志符 這些參數(shù)的值都由各個(gè)網(wǎng)橋提供 標(biāo)識(shí)生成樹協(xié)議實(shí)體的唯一m a c 地址就是網(wǎng)橋 組地址 b r i d g eg r o u pa d d r e s s 為了能夠?qū)顒?dòng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行管理 需要找到為以下各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行賦值的方法 網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)網(wǎng)橋的相對(duì)優(yōu)先級(jí) 網(wǎng)橋中每個(gè)端口的相對(duì)優(yōu)先級(jí) 每個(gè)端口的端口路徑花銷 p o r tp a t hc o s t 4 3r s t p 概況 r s t p 配置了橋接局域網(wǎng)中每個(gè)網(wǎng)橋端口的端口狀態(tài) r s t p 保證了由網(wǎng)橋的端口 及這些端口所連接的獨(dú)立局域網(wǎng)所提供的穩(wěn)定連接是確定 可管理 完全 簡(jiǎn)單而且對(duì) 稱的連接 r s t p 更進(jìn)一步的保證了在面臨以下情況時(shí) 活動(dòng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中都不會(huì)產(chǎn)生瞬 時(shí)回路 由于出錯(cuò) 移去或者增加一個(gè)網(wǎng)路組件而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)的重新配置 并同時(shí)保證在 重新配置以后 要從過濾數(shù)據(jù)庫 f i l t e r i n gd a t a b a s e 中刪除錯(cuò)誤的主機(jī)本地信息 s t a t i o n l o c a t i 0 1 1i n f o r m a t i o n 2 5 注意 快速生成樹算法及協(xié)議不能防止由于用網(wǎng)橋以外的設(shè)備將兩個(gè)網(wǎng)段互聯(lián)而產(chǎn) 生的瞬時(shí)回路 這些設(shè)備透明地運(yùn)行 用于支持m a c 內(nèi)部子層服務(wù) m a ci n t e r n a l s u b l a y e rs e r v i c e 網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)網(wǎng)橋都發(fā)送配置信息 c o n f i g u r a t i o nm e s s a g e s 每個(gè)配置信息都包 含生成樹優(yōu)先級(jí)向量信息 這些信息確定一個(gè)網(wǎng)橋作為網(wǎng)絡(luò)的根網(wǎng)橋 同時(shí)允許每個(gè)網(wǎng) 橋計(jì)算它自己到跟網(wǎng)橋的最小路徑花銷 1 0 w e s tp a t hc o s t 并將它放在配置信息中發(fā)送 4 r s t p 協(xié)議詳解碩士論文 出去 每個(gè)網(wǎng)橋都有一個(gè)被賦予根端口角色的端口 這些端1 2 1 擁有通往根網(wǎng)橋的最小路 徑花銷 每個(gè)網(wǎng)橋還有一個(gè)被賦予指定端口角色的連接到各個(gè)局域網(wǎng)的端口 這些端口 擁有從連接到的那個(gè)局域網(wǎng)到跟網(wǎng)橋的最小路徑花銷 可選端口 a l t e r n a t ep o r t 和備 份端1 2 1 b a c k u pp o r t 角色被賦予一些網(wǎng)橋端口 用于當(dāng)其他網(wǎng)絡(luò)連接出錯(cuò)時(shí)提供網(wǎng)絡(luò) 連接 與端口角色相關(guān)聯(lián)的狀態(tài)機(jī) s t a t em a c h i n e 用于維護(hù)并改變端口狀態(tài) 這些狀態(tài) 通過m a c 中繼實(shí)體 m a cr e l a ye n t i t y 控制了數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)及學(xué)習(xí) 支持及維護(hù)了 m a c 服務(wù) m a cs e r v i c e 的質(zhì)量 在一個(gè)穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)中 根端口及指定端口的狀態(tài)是 轉(zhuǎn)發(fā) f o r w a r d i n g 而可選端1 3 備份端u i 和無效端1 3 的狀態(tài)是丟棄 d i s c a r d i n g 當(dāng)一個(gè)網(wǎng)橋 網(wǎng)橋端口或者局域網(wǎng) 發(fā)生錯(cuò)誤 加入網(wǎng)絡(luò) 從網(wǎng)絡(luò)中移除的時(shí)候 各個(gè)