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快速生成树无穷计数问题的研究与改进

作　者: 黄志辉
导　师: 周杰；邓小丹
学　校: 华南理工大学
专　业: 软件工程
关键词: 快速生成树协议无穷计数问题增加序列号的RSTP协议
分类号: TP393.04
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 25次
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内容摘要

由于网络设备的异构性和网络协议设计缺陷的存在,研究网络管理和协议算法的改进有较重要的理论和现实意义。生成树协议是位于OSI第二层的管理协议。网桥连接成的物理拓扑允许有环路,目的是提供备份链路应付意外情况,以提高网络的健壮性。但在第二层广播数据帧时,环路会导致产生“广播风暴”使得网络不可用。生成树协议控制网桥端口的状态,为网络拓扑在逻辑上找出一棵没有环路的树。数据帧沿着这颗生成树转发从而解决“广播风暴”的问题。快速生成树协议为端口定义了新的角色,指定端口在点对点链路上能够通过与下游网桥进行一次握手就进入转发状态。与终端相连的端口可以直接无时延的进入转发状态。因此快速生成树协议很好的解决了生成树协议收敛过慢的问题。但是由于快速生成树协议本身状态机存在的模糊定义问题,在特定的网络拓扑中当网络部分失效时,快速生成树协议会出现“无穷计数”问题,从而导致网络拓扑在几十秒内出现一个临时的环路。在此期间,网络拥塞会急剧增加,数据帧也会不正确的转发。本文工作如下:1.研究快速生成树协议的基本原理,重点在于三个核心状态机:端口角色选择状态机,端口角色转换状态机,端口状态变化状态机。对它们的跳转条件进行详细分析。2.介绍快速生成树协议中出现的“无穷计数”问题。分析这个问题的产生条件以及它如何导致转发环路的产生。然后提出一个改进方案——增加序列号的RSTP协议,解决无穷计数问题。3.在RSTP模块上实现增加序列号的RSTP协议,解决了无穷计数问题,并进行对比测试。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-13
  1.1 研究背景和意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
  1.3 研究内容  12
  1.4 论文的组织结构  12-13
第二章 RSTP 的原理  13-32
  2.1 RSTP 的基本概念  13-14
  2.2 BPDU 的种类和发送时机  14
  2.3 计算生成树向量  14-17
    2.3.1 端口角色  14-16
    2.3.2 生成树优先级向量  16-17
  2.4 端口状态的变化  17-20
    2.4.1 传统的STP 方式  18
    2.4.2 RSTP 根端口方式  18
    2.4.3 “提议/同意”机制  18-20
  2.5 站点信息更新  20-21
  2.6 状态机  21-31
    2.6.1 端口定时器状态机（PTI）  21-22
    2.6.2 端口信息状态机（PIM）  22-23
    2.6.3 端口角色选择状态机（PRS）  23-24
    2.6.4 端口角色转换状态机（PRT）  24-28
    2.6.5 端口状态转换状态机（PST）  28-29
    2.6.6 拓扑变化状态机（TCM）  29-30
    2.6.7 端口协议迁移状态机（PPM）  30
    2.6.8 端口发送状态机（PTX）  30-31
  2.7 本章小结  31-32
第三章 RSTP 协议的无穷计数问题和改进  32-50
  3.1 RSTP 中的无穷计数问题  33-36
  3.2 RSTP 中的无穷计数问题的产生条件  36-40
  3.3 改进的RSTP 协议  40-49
    3.3.1 增加序列号字段的BPDU  41-42
    3.3.2 使用两个序列号的网桥  42-44
    3.3.3 增加序列号的 RSTP 协议  44-48
    3.3.4 与传统网桥的兼容  48
    3.3.5 与传统的 RSTP 协议的比较  48-49
  3.4 本章小结  49-50
第四章增加序列号的RSTP 协议的实现  50-72
  4.1 RSTP 模块总体结构  50-60
    4.1.1 RSTP 模块与外部模块的交互  50-51
    4.1.2 RSTP 模块  51-54
    4.1.3 主要数据结构介绍  54-60
  4.2 增加序列号的RSTP 协议的实现  60-71
    4.2.1 改进涉及的问题  61
    4.2.2 修改基本数据结构  61-63
    4.2.3 BPDU 的序列号操作  63-64
    4.2.4 端口信息状态机的修改  64-69
    4.2.5 端口角色选择状态机的修改  69-70
    4.2.6 端口发送状态机的修改  70-71
  4.3 本章小结  71-72
第五章增加序列号的RSTP 协议的测试  72-78
  5.1 测试方案  72-73
  5.2 对比测试  73-77
    5.2.1 完全图拓扑测试  73-74
    5.2.2 特殊拓扑测试  74-76
    5.2.3 环状拓扑测试  76-77
  5.3 本章小结  77-78
结论  78-79
参考文献  79-81
致谢  81

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