基于LINUX的MSTP设计与实现

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作    者： 漆帅

来    源： 电子科技大学 2012年

摘    要： 由于路由协议只能用于第三层网络，在第二层网络中就可能存在环路，这使得在二层网络中传输的报文可能会无限的转发和增长，最后造成网络风暴使得整个网络效率低下甚至瘫痪。为了解决这一个问题，IEEE在很早之前制订了8021.D标准，在这个标准中定义了生成树协议（STP，Spanning Tree Protocol），这个协议能够很好的解决网络中出现环路的问题。随着网络的不断发展，IEEE又先后制定了快速生成树协议（RSTP, Rapid the Spanning Tree Protoco1）和多生成树协议（MSTP，Multiple Spanning Tree Protocol）。相对于STP和RSTP而言，MSTP具有巨大的优势，目前MSTP已经相当成熟，成为生成树发展的一致方向。 由于目前LINUX操作系统的流行，出现了大量基于该系统的网络设备。但是在LINUX内核的网桥模块中，只支持STP协议并不支持MSTP协议。人们迫切需要LINUX提供对MSTP的支持，尤其是在一些基于LINUX的嵌入式设备上。 本文在对生成树协议原理进行学习和对网桥模块的中STP源代码进行分析的基础上，以Linux作为开发环境，以标准C作为开发语言，成功完成了MSTP协议的设计、实现及编码工作。然后将实现的MSTP模块编译成驱动，插入到LINUX内核当中。最后将MSTP模块应用到基于LINUX的网络设备当中，并将其与其他交换机进行混合组网后进行简单的功能测试。测试结果表明MSTP模块符合IEEE802.1s标准，能成功与其他设备的MSTP模块、RSTP模块或STP模块对接。

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目  录

摘要

4-5

ABSTRACT

5-8

第一章 引言

8-11

1.1 研究背景及意义

8-9

1.2 国内外研究状况

9

1.3 本论文主要研究内容

9-10

1.4 论文章节编排

10

1.5 缩写词

10-11

第二章 三种生成树协议概述

11-27

2.1 生成树协议

11-13

2.1.1 端口状态

11

2.1.2 工作步骤

11-13

2.1.3 生成树协议的配置消息传递机制

13

2.2 快速生成树协议

13-15

2.3 多生成树协议

15-26

2.3.1 MSTP的特点

15-16

2.3.2 MSTP的基本术语

16-18

2.3.3 MSTP的基本思想

18-21

2.3.4 MSTP工作方式

21-22

2.3.5 多生成树的计算原理

22-26

2.4 本章小结

26-27

第三章 MSTP在 LINUX 中的设计与实现

27-63

3.1 MSTP设计的注意事项

27-28

3.2 MSTP设计需要解决的问题

28

3.3 需求分析

28-29

3.4 初步思路设计

29-31

3.5 MSTP实现的软件设计方案

31-54

3.5.1 MSTP协议初始化模块

34-35

3.5.2 BPDU 发送和接收模块

35-38

3.5.3 配置文件接口和用户配置模块

38-39

3.5.4 端口设置模块

39-40

3.5.5 状态机模块

40-54

3.6 MSTP算法实现

54-58

3.6.1 总体流程

54