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CN101523805B - 用于重新配置通信网络的方法 - Google Patents

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CN101523805B
CN101523805B CN2007800365687A CN200780036568A CN101523805B CN 101523805 B CN101523805 B CN 101523805B CN 2007800365687 A CN2007800365687 A CN 2007800365687A CN 200780036568 A CN200780036568 A CN 200780036568A CN 101523805 B CN101523805 B CN 101523805B
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Abstract

本发明涉及一种用于重新配置包交换通信网络的方法，该网络使用网络协议，通过该协议可以建立网络的、形成为生成树的逻辑拓扑，其特征在于下列步骤：通过与根网桥(1)通过链路(L12)直接连接的、不具有可替换的根端口的第一网桥(2)来检测至生成树的根网桥(1)的直接链路(L12)的故障以及启动计时器；通过至少一个与根网桥(1)通过链路(L13)直接连接的、具有可替换的根端口的第二网桥(3)在计时器的可选择的时间间隔之内来检测至根网桥(1)的直接链路(L13)的故障；把由第一网桥生成的第一配置帧传输至网络的其它网桥，其中在第一配置帧里包含第一网桥(2)的标识作为来源标识；通过至少一个第三网桥(4)来接收第一配置帧并把由第三网桥(4)生成的第二配置帧传输至网络的其它网桥，其中在第二配置帧里设有表示第一网桥(2)的到根网桥(1)的直接链路(L12)的故障的标志并包含第一网桥(2)的标识作为来源标识；通过至少一个第二网桥(3)来检测第一或第二配置帧并把由第二网桥生成的第三配置帧传输至网络的其它网桥，其中在第三配置帧里删除了表示第一网桥(2)的到根网桥(1)的直接链路(L12)的故障的标志并包含第二网桥(3)的标识作为来源标识；通过网络的其它网桥来接收第三配置帧并利用借助于网络协议对新生成树的检测来触发对网络的重新配置。

Description

用于重新配置通信网络的方法
技术领域
本发明属于包交换通信网络的技术领域并涉及一种用于重新配置具有形式为生成树的逻辑拓扑的通信网络的方法。
背景技术
多个包交换网络(LAN＝局域网)或同一个LAN的多个网段可以通过“intelligente(智能的)”网桥或多端口网桥(交换机Switches)相互连接。在此，通过使用网桥的网络(MAC地址，MAC＝介质访问控制)的层2地址，网桥可以借助于穿过其的数据包(数据帧)自动检测网络的逻辑拓扑。
在交换网络中，在两个网桥之间应该始终仅有一个唯一的网络路径是有效的(aktive)来用于数据交换，这是因为在存在环路(Pfadschleifen)的情况下，数据包会被以不期望的方式复制并一再输送至目的地，这会导致故障并降低通信网络的功率。
在IEEE标准802.1d中把称为STP(STP＝生成树协议)的网络协议标准化，通过该协议来建立一种形式为连接通信网络的网桥的无环的生成树的逻辑拓扑。在建立该生成树期间不会传输有效数据(用户数据)。
在STP中为网络的所有网桥(网桥ID)分配了识别符，这些识别符分别由网桥的层2地址(MAC地址)和优先级字段组成。同样地，识别符(端口ID)和路径开销分配到所有端口(Ports)。
在STP中，端口可以具有不同的状态，也就是说：状态“阻塞阻塞”(Blocking)，在该状态中仅仅是称为BPDUs(BPDU＝网桥协议数据单元)的配置帧(Konfigurationsrahmen)被网桥接收；状态“侦听”，在该状态期间形成了有效的逻辑拓扑；状态“学习”，在该状态期间把由被读取的MAC地址所组成的桥接表(BridgingTabelle)汇集到一起；状态“转发”，在该状态中端口应转发有效数据；以及状态“禁用”，在该状态中端口既不能接收或转发有效数据也不能接收或转发BPDUs。
在STP中，仅仅是根网桥产生BPDUs，而其余的网桥本身并不产生BPDUs，仅转发(中继)从根网桥接收的BPDUs。借助于包含在BPDUs里的信息，网桥可以改变其端口的状态。
每个BPDU包含一列字段，例如：标志字段，用于指明或确认拓扑的变化；根网桥ID字段，用于识别具有优先级的和ID的说明的根网桥；路径开销字段，用于说明发送BPDU的根网桥的路径开销；信息老化字段(MessAge)，用于说明自发送出BPDU起的时间段；MaxAge字段，用于说明在其到期(Ablauf)之后应删除信息的时间间隔；Hello时间字段，用于说明在根网桥的周期性的配置信息之间的时间间隔；以及转发延迟字段，其说明了拓扑变化之后的等候时间。
为了形成无环的逻辑拓扑，在STP中应用了四个标准来确定网桥或者说其端口的最高优先级。它们是：最小的根网桥ID；到根网桥的最低路径开销；最小的发送网桥ID；以及最小的端口ID。
为了确定根网桥，在STP中，网桥的所有端口在初始化之后(例如在重新启动网络之后)进入“阻塞”状态，其中每个网桥首先假设：其自身是根网桥并把相应的BPDU发送至其它网桥，该BPDU具有该网桥专有的作为根网桥ID的ID。随后，选出具有到根网桥的最低的根网桥ID的网桥。在相同的根网桥ID的情况下把最低的MAC地址作为补充标准来考虑。
随后从所选出的根网桥出发来确定生成树的所有网络路径，应通过生成树进行在通信网络中网桥之间的数据交换。在此，根网桥首先把BPDUs发送至其它网桥。因此，每个网桥确定具有到根网桥的最低路径开销的一个端口作为根端口。在相同的路径开销的情况下，把端口ID作为补充标准来考虑。随后基于路径开销来确定指定端口和确定生成树的指定的网桥。
在STP中，根网桥以周期性的间隔通过BPDU(Hello信号)通知在生成树里的所有网桥：该根网桥还在那里。如果大约是由于链路或根网桥自身的故障而使这种Hello信号消失，则需要重新配置(重会聚Rekonvergenz)通信网络以确定新的生成树，这以STP的典型的方式需要至少30秒。因为在这段时间内仅仅是BPDUs，也就是说用于确定新的生成树的数据包被传输，所以在这个时间段内通信网络不能应用于有效数据交换。
通信网络的更快速的重新配置(重会聚Rekonvergenz)可以通过网络协议RSTP(RSTP＝快速生成树协议)来实现，该协议在IEEE标准802.1w中得到了标准化。在RSTP中确定了可替换的端口，该端口阻塞了其它网桥的BPDUs并在根端口发生故障的情况下提供了到根网桥的可替换的路径。在RSTP中还执行了计划/同意握手机制(Proposal/Agreement Handshake-Mechanismus)。
当不是根网桥的STP网桥只有当其自身以前已从根网桥接收了BPDU时才转发BPDUs时，在RSTP中网桥也自己以可预定的时间间隔来发送BPDUs。在RSTP中规定，如果网桥在可预定的时间间隔内不能接收到三个BPDUs，则网桥失去了其到邻近网桥的链路。以这种方式可以比在STP中更加快速地辨识出链路的故障。如通过模拟得出的结果，会聚时间(die Konvergenzzeit)在RSTP中为几秒，例如在链路发生故障的情况下大约为2秒和在根网桥发生故障的情况下大约为7秒。
虽然与STP相比，RSTP在通信网络的再会聚期间能够明显缩短故障时间，为了实现所要求的服务质量特性，特别是在根网桥发生故障的情况下，更少的故障时间仍然是值得期待的。
发明内容
与此相比，本发明的目的在于，提出一种用于重新配置具有形式为生成树的逻辑拓扑的包交换通信网络的方法，在根网桥发生故障的情况下利用该方法可以减少直至生成树重建(Wiederherstellung)之前的故障时间。
根据本发明，该目的通过一种具有权利要求1的特征的用于重新配置包交换通信网络的方法来实现。本发明的有利的设计方案通过从属权利要求的特征来说明。
为了实现该目的，根据本发明提出了一种在根网桥发生故障后用于重新配置包交换通信网络的方法。该网络包括多个网桥，这些网桥通过数据链路相互连接用于交换数据包(数据帧＝帧)。在这里以及在其它地方，网络的网络节点称为“Brücken(网桥)”。同样地，根据本发明在这里也涉及交换机(Switch)(交换机＝多端口网桥)或其它适于交换的网络节点。网桥和其端口分别由识别符(网桥ID，端口ID)来表示。
该网络使用了专有的网络协议，该协议可以在网络中建立形式为生成树的用于数据交换的逻辑拓扑。例如该网络协议基于根据IEEE标准802.1d的生成树协议(STP)和优选地基于根据IEEE标准802.1w的快速生成树协议(RSTP)或根据IEEE标准802.1s的多生成树协议(MSTP)。
从具有建立了的生成树的网络出发，该生成树包含根网桥并包含通过用于交换数据包的有效的数据链路与根网桥连接的指定的网桥，根据本发明的方法在生成树的根网桥发生故障的情况下包括下列步骤：
通过与根网桥通过直接链路直接连接的、不具有可替换的端口的第一网桥来检测至生成树的根网桥的直接链路的故障，其中的可替换的端口可以取代根端口作为可替换的根端口使用。同时利用检测出至根网桥的直接链路的故障来启动计时器。
通过至少一个与根网桥通过直接链路直接连接的、具有至少一个可替换的端口的第二网桥来检测至根网桥的直接链路的故障，其中的可替换的端口可以取代根端口作为可替换的根端口使用。这种检测在由第一网桥所启动的计时器的、可选择的时间间隔之内进行。例如计时器的可选择的时间间隔最大为10毫秒。此外，在第二网桥里把可替换的端口确定为新的根端口。
把由第一网桥生成的第一配置帧(RSTP-BPDUs)传输至网络的其它网桥。为此，把第一配置帧发送至与第一网桥直接连接的网桥并在必要时由这些网桥来转发。在第一配置帧里包含第一网桥的ID作为来源标识(根网桥ID)。因此，第一网桥相对于其它网桥表示为新的根网桥。
通过至少一个第三网桥来接收第一配置帧，该第三网桥不具有与根网桥的直接连接，也就是说，该第三网桥不具有带有设定好的标志(Flag)“Verbunden-mit-Root(与根连接)”(见下文)的端口。第一配置帧的接收触发了把由第三网桥所生成的第二配置帧传输至网络的其它网桥。为此把第二配置帧发送至与第三网桥直接连接的网桥并在必要时由这些网桥来转发。
在这里称为第一RFN-BPDU(RFN＝根故障通知Root FailureNotification)的第二配置帧包括下列字段：
i)类型：设为RFN-BPDU；
ii)根网桥ID：设为发生故障的根网桥的ID；
iii)来源网桥ID：调节为第一个将该RFN-BPDU发送的网桥的ID；
该字段不被转发RFN-BPDU的网桥改变；在这里记录第三网桥的网桥ID。
iv)根链路故障标志：应用该标志以区分与根网桥直接连接的链路的故障和根网桥自身的故障；在这里设置该标志。
因此，在第一RFN-BPDU里设有表示至根网桥的第一网桥的直接链路的故障的标志并包含第三网桥的标识作为来源网桥ID。第一RFN-BPDU应该通知所有其它网桥：自身充作新的根网桥的第一网桥失去了其与老的根网桥的直接连接。该通知没有必要暗示，老的根网桥实际上发生了故障。也可能仅仅是至根网桥的链路发生了故障。
通过第二网桥来检测第一配置帧(RSTP-BPDU)或第二配置帧(第一RFN-BPDU)，其中第二网桥指具有与(老的)根网桥的直接连接的网桥，也就是说，该网桥具有至少一个端口，为该端口设有标志“与根连接(Verbunden-mit-Root)”(见下文)并且由于根网桥的故障该端口已经发生了故障。这触发了把由第二网桥所生成的第三配置帧传输至网络的其它网桥。为此，把第三配置帧发送至与第二网桥直接连接的网桥并在必要时由这些网桥来转发。
在这里称为第二RFN-BPDU的第三配置帧具有与第一RFN-BPDU相同的类型字段。因此该配置帧包括下列字段：
i)类型：设为RFN-BPDU；
ii)根网桥ID：设为发生故障的根网桥的网桥ID；
iii)来源网桥ID：调节为第二网桥的网桥ID；
iv)根链路故障标志：已删除。
因此，在第二RFN-BPDU里删除了表示到根网桥的第一网桥的直接链路的故障的标志并包含第二网桥的标识作为来源网桥ID。第二RFN-BPDU应该通知其它网桥：根网桥发生故障，基于假设，即第二网桥从另一个网桥(第一网桥)接收了RFN-BPDU，其同样失去了其与根网桥的直接连接。
通过网络的网桥来接收第三配置帧(第二RFN-BPDU)并借助于网络协议在通信网络中触发重新配置(建立新的生成树)。在此，每个网桥删除其端口的状态并在必要时实施重新启动，以触发对新的根网桥的选择和触发对指定的网桥的进一步的确定。
在通信网络中，通过在端口上对接收到的根网桥的配置帧(BPDUs)进行监控来实现每个网桥对每个与根网桥直接连接的端口监控。在点对点连接中，每个端口是接收BPDU的根端口，在BPDU中，发送网桥ID与根网桥ID相同。在这种情况下为每个端口设定一个标志“与根连接(Verbunden-mit-Root)”以标记为根端口。为每个接收到的BPDU测试这一点。
在通信网络中，在每个网桥里存储了包含在接收到的RFN-BPDU里的信息。把所存储的RFN-BPDU的信息与随后所获得的RFN-BPDU的信息进行比较。如果该信息是冗余的，则不采取措施，并且不转发接收到的RFN-BPDU。否则处理并转发RFN-BPDU。如果在接收到的第一RFN-BPDU里所包含的信息不是冗余的，则接收带有设定标志“与根连接(Verbunden-mit-Root)”的第一RFN-BPDU的网桥才会处理并因此把该第一RFN-BPDU不变化地转发至其另外的端口。如果在接收到的第二RFN-BPDU里所包含的信息不是冗余的，则接收带有删除了的标志“与根连接(Verbunden-mit-Root)”的第二RFN-BPDU的网桥才会处理并因此把其不变化地转发至其另外的端口。
如果在根据本发明的方法中，在第一计时器的可选择的时间间隔之内有至少两个到根网桥的直接链路发生故障，则在忽略被视为发生了故障的根网桥的情况下触发了新的生成树的建立。然而这不一定意味着，老的根网桥确实发生了故障。
因此根据本发明的方法的优点在于：在计时器的可选择的时间间隔之内，由原始的根网桥所发送的配置帧(BPDU)不被网络的其余的网桥处理。在这种情况下，在计时器的可选择的时间间隔期满之后通过原始的根网桥的BPDU来触发原始的根网桥到(zur)新的根网桥的选择(选举)和触发借助于网络协议建立新的生成树。由此网络的会聚时间被延迟了计时器的时间间隔。因为更确切地说这种情况未必是可能的，所以大约为100毫秒的时间间隔是可接受的。
通过上述的根据本发明的方法，可以以有利的方式在根网桥发生故障之后快速地重新配置包交换通信网络的、形式为生成树的逻辑拓扑。根据本发明的方法的另一个优点在于，在重建(Wiederherstellung)老的根网桥的情况下可以非常快速地进行包括该老的根网桥在内的重新配置。
本发明还涉及一种具有多个网桥的包交换通信网络，这些网桥通过数据链路相互连接用于交换数据包。在此，网桥这样来建立，即可以实施如上文所述的方法。这种通信网络能够以有利的方式实现在根网桥发生故障之后快速重新配置形式为生成树的逻辑拓扑，以及在重建根网桥之后的快速重新配置。
此外，本发明涉及如上文所述的包交换通信网络的网桥，该网桥具有电子数据处理装置，该电子数据处理装置这样来建立，即网桥可以实施如上文所述的方法。这种网桥能够实现在根网桥发生故障之后快速重新配置形式为生成树的逻辑拓扑，以及在重建根网桥之后的快速重新配置。
此外，本发明涉及用于这种网桥的电子数据处理装置的可机读的程序编码，该程序编码包含控制指令，该控制指令促使数据处理装置实施如上文所述的根据本发明的方法。此外，本发明涉及一种存储介质，在该存储介质上存储了这种可机读的程序编码。
附图说明
现根据实施例结合附图对本发明加以详细说明。图中示出：
图1A-1E示意性地示出根据本发明的通信网络的实施例，用来说明根据本发明的方法的实施例；
图2是用来说明在根据本发明的方法中对RSTP-BPDUs的处理的流程图；
图3是用来说明在根据本发明的方法中对RFN-BPDUs的处理的流程图。
具体实施方式
现参考图1A-1E，其中示意性地示出根据本发明的通信网络的实施例，用来说明根据本发明的方法的实施例。
通信网络的物理拓扑包括多个网桥1至6，该网桥分别具有多个端口，通过这些端口，这些网桥借助于(数据)链路L互相连接。因此，网桥1通过链路L12与网桥2连接以及通过链路L13与网桥3连接。网桥2通过链路L26与网桥6连接，通过链路L24与网桥4连接以及通过链路L23与网桥3连接。网桥3通过链路L13与网桥1连接，通过链路L23与网桥2连接以及通过链路L35与网桥5连接。网桥4通过链路L34与网桥3连接，通过链路L24与网桥2连接，通过链路L64与网桥6连接以及通过链路L45与网桥5连接。网桥5通过链路L45与网桥4连接以及通过链路L35与网桥3连接。网桥6通过链路L26与网桥2连接以及通过链路L64与网桥4连接。所有链路都是点对点连接并双向连接网桥。
网桥1-6分别具有电子控制装置，该电子控制装置被建立用于以合适的方式来执行专有的网络协议的各自的功能。网络协议基于RSTP并能够用于建立生成树形式的逻辑拓扑。在这里把确定(eindeutige)的识别符和路径开销分配到网络的所有网桥和端口。
这样来建立网桥，即网桥可以利用如前述的类型字段生成和传输根据RSTP的第一配置帧(RSTP-BPDUS)、专有的第二配置帧(第一RFN-BPDUS)和专有的第三配置帧(第二RFN-BPDUS)。
图1A示出网络的第一稳定状态，其中建立了包含网络的所有网桥的第一生成树。利用较粗的线在网络的物理拓扑内示出该第一生成树。
在第一生成树中，网桥1用作根网桥。第一生成树包括用于使根网桥1与网桥2和3连接的链路L12和L13，其中链路L12使根网桥1的指定的端口D与网桥2的根端口R互相连接，和链路L13使根网桥1的指定的端口D与网桥3的根端口R互相连接。第一生成树还包括用于使网桥2与网桥6和4连接的链路L26和L24，其中链路L26使网桥2的指定的端口D与网桥6的根端口R互相连接，和链路L24使网桥2的指定的端口D与网桥4的根端口R互相连接。该第一生成树还包括用于使网桥3与网桥5连接的链路L35，其中链路L35使网桥3的指定的端口D与网桥5的根端口R互相连接。
通过第一生成树，数据包可以以有效数据和配置帧的形式在通信网络的所有网桥1-6之间交换。
在图1B中示出了当根网桥1发生故障后，紧接着的通信网络的过渡状态。根网桥1的故障由闪电标志来表明。此外，以虚线表示使根网桥1与紧邻的网桥2和3连接的两个链路L12和L13，从而表明，这两个紧邻的网桥2和3在其根端口R上不再具有与根网桥1的连接。
在紧邻于根网桥1的网桥2和3的根端口R里设有用于标识为根端口的标志“与根连接(Verbunden-mit-Root)”。如果BPDU由根网桥1接收，且在该BPDU中发送网桥ID(标识符)与根网桥ID相同，则设置该标志“与根连接(Verbunden-mit-Root)”。由网桥2和3为每个由根网桥1接收的BPDU来测试这一点。
根网桥1以有规律的时间间隔把BPDUs(Hello信号)发送至第一生成树的指定的网桥。如果根网桥1发生故障，则这两个邻接于根网桥1的网桥2和3分别在其根端口R处识别根网桥1的故障，这是因为不再接收到根网桥1的BPDU。同样可能的是，通过硬件来检测故障，也就是说电信号的消失，这实际上可以即时进行。
网桥2通过链路L12直接与根网桥1连接。网桥2不具有可能在根端口R发生故障的情况下作为可替换的根端口使用的可替换的端口A。一旦通过根端口R的故障识别出至根网桥1的链路L12的故障，则通过如下方式使网桥2立即表明自己为新的根网桥，即该网桥在RSTP中生成配置好的第一配置帧(RSTP-BPDUs)并通过其所有正在运转的端口以及链路L23，L24和L26发送至相邻的网桥3，4和6。RSTP-BPDU在必要时也由网络的其它网桥传输。
在RSTP-BPDUs中通过如下方式说明网桥2作为(新的)根网桥，即把该网桥的在类型字段中的网桥ID记录为根网桥ID。这符合传统的RSTP方法。此外，启动计时器。计时器信号包含在RSTP-BPDU中。
网桥3通过链路L13与根网桥1直接连接。网桥3具有可能在根端口R失效的情况下作为可替换的根端口使用的可替换的端口A。一旦识别出根网桥1的故障，则网桥3把其可替换的端口A的状态改变成作为根端口R的状态。这符合传统的RSTP方法。
在图1C中示出通信网络的另一个中间状态，其中按照路径开销设置为与网桥2最接近的网桥4已通过链路L24从网桥2接收和处理了RSTP-BPDU。接下来，除了该网桥的已经接收RSTP-BPDU的端口以外，网桥4通过其所有端口生成和发送专有的第二配置帧，也就是第一RFN-BPDU(RFN-BPDU1)。第一RFN-BPDU由网络的其它网桥接收和处理。此外，在第一RFN-BPDU中所包含的信息存储在网桥里。如果另一个第一RFN-BPDU由相同的网桥接收，则把在较晚接收到的第一RFN-BPDU中所包含的信息与较早接收到的RFN-BPDU中已存储的信息相比较。只有当在第一RFN-BPDU中所包含的信息不冗余时，才通过接收的网桥进行不发生变化的第一RFN-BPDU的转发。
在第一RFN-BPDU里设有根链路故障标志(Root-Link-Ausfall-Flag)，并且把发送网桥ID调整为表示为新的根网桥的网桥2的网桥ID。第一RFN-BPDU用于向所有网桥发出下述通知，即充作新的根网桥的网桥2失去了其与原始的根网桥1的直接连接。该通知并不以根网桥1真地发生故障为先决条件。更确切地说该通知只基于这样的事实，即网桥2失去了其与根网桥1的直接连接，从而当仅仅网桥2与根网桥1之间的链路L12发生故障时，该通知也可能被发送出来。
在图1D中示出通信网络的另一个中间状态。在该网络中，网桥3具有与老的根网桥1的直接连接。网桥3具有与根网桥1连接的根端口R，在该根端口里设有“与根连接标志(Verbunden-mit-Root-Flag)”，其中由于根网桥1的失效该根端口R已发生故障。
如果网桥3在计时器的可预定的时间间隔内接收和处理了RSTP-BPDU或第一RFN-BPDU，则该网桥通过其所有端口生成和发送专有的第三配置帧，也就是第二RFN-BPDU(RFN-BPDU 2)。
在第二RFN-BPDU中删除了根链路故障标志(Root-Link-Ausfall-Flag)，并且把发送网桥ID调整为发送网桥3的网桥ID。通过第二RFN-BPDU向所有其它网桥发出下述通知，即老的根网桥1已发生故障，这基于这样的事实，即网桥3失去了其与老的根网桥1的直接连接且此外接收到了RSTP-BPDU或具有设定的根链路故障标志(Root-Link-Ausfall-Flag)的第一RFN-BPDU，由此向网桥3告知，另一个网桥(在这里是网桥2)失去了其与老的根网桥1的直接连接。因此，第二RFN-BPDU的发送是基于以下设想，即在两个直接与老的根网桥1连接的网桥2，3与根网桥1之间的链路发生故障的情况下，根网桥1发生了故障。
第二RFN-BPDU由网络的其它网桥接收和处理，由此利用对基于RSTP的新生成树的确定触发了重新配置。此外，在第二RFN-BPDU中所包含的信息存储在网桥里。如果另一个第二RFN-BPDU由相同的网桥接收，则把在较晚接收到的第二RFN-BPDU中所包含的信息与较早接收到的第二RFN-BPDU中已存储的信息相比较。只有当在第二RFN-BPDU中所包含的信息不冗余时，才通过接收的网桥进行不发生变化的第二RFN-BPDU的转发。
每个接收第二RFN-BPDU的网桥转换(umschalten)其所有端口，除了在其处该网桥已接收了第二RFN-BPDU的端口以外。此外触发了对网桥的重新启动，除非网桥已接收和处理了具有同样信息的第二RFN-BPDU。
图1E示出网络的第二稳定状态，其中在进行了再会聚之后，稳定地建立了包含网络的所有网桥的第二生成树。利用较粗的线在网络中示出该第二生成树。在第二生成树中，网桥5用作新的根网桥。第二生成树包括用于使新的根网桥5与网桥3和4连接的链路L35和L45，其中链路L35使新的根网桥5的指定的端口D与网桥3的根端口R互相连接，和链路L45使新的根网桥5的指定的端口D与网桥4的根端口R互相连接。第二生成树还包括用于使网桥3与网桥2连接的链路L23，其中链路L23使网桥3的指定的端口D与网桥2的根端口R互相连接。该第二生成树还包括用于使网桥2与网桥6连接的链路L26，其中链路L26使网桥2的指定的端口D与网桥6的根端口R互相连接。通过第二生成树，数据包可以在排除老的根网桥的情况下在通信网络的网桥2-6之间交换。
在图2中示出流程图，用来说明在图1的网桥中对RSTP-BPDU的处理。
在接收到RSTP-BPDU后，首先在步骤I中验证，RSTP-BPDU是否携带了与那个最近(zuletzt)发生故障的网桥相符的根网桥ID，以及计时器T是否运行。如果为是，该方法转入步骤II，并且RSTP-BPDU被该网桥忽略和拒绝。如果为否，该方法转入步骤III，在此验证RSTP-BPDU是否源自根网桥以及是否其自身不是该网桥：如果后者不符合，该方法转入步骤IV，在此，字段“与根网桥连接(Verbunden-mit-Rootbrücke)”调整为“错误(falsch)”。在其它情况下，该方法转入步骤V，在此，字段“与根网桥连接(Verbunden-mit-Rootbrücke)”在配置帧里调整为“正确(richtig)”。在后一种情况下，该方法转入步骤VI，在该步骤中验证信息是否源自新的根网桥以及信息是否是新的，如果为否，该方法转入步骤X，在该步骤中继续进行RSTP处理；如果为是，该方法转入步骤VII，在该步骤中测试直接与根网桥连接的链路是否失效。如果为是，该方法转入步骤IX，在该步骤中，字段“接收RFN(Empfangen-RFN)”设为“正确(richtig)”并启动计时器，以忽略老的根网桥，重新启动并且发送第二RFN-BPDU，其中删除“根链路故障标志(Root-Link-Ausfall-Flag)”。如果为否，该方法转入步骤VIII，其中由除了在其处接收RSTP-BPDU的端口之外的所有的端口发送具有设定好的根链路故障标志(Root-Link-Ausfall-Flag)的第一RFN-BPDU。随后该方法转入步骤X，以继续进行RSTP处理。
在图3中示出流程图，用来说明在图1的网桥中对RFN-BPDU的处理。
在接收到RFN-BPDU后，首先在步骤XI中测试，RFN-BPDU的信息是否冗余。如果RFN-BPDU的信息是冗余的，该方法转入步骤XVII并且RFN-BPDU被删除。如果RFN-BPDU的信息不是冗余的，该方法转入步骤XII并且存储RFN-BPDU的信息。在这种情况下，该方法随后转入步骤XIII，在该步骤中验证在RFN-BPDU里是否设有根链路故障标志(Root-Link-Ausfall-Flag)。如果未设根链路故障标志(Root-Link-Ausfall-Flag)，该方法转入步骤XVI，在该步骤中，字段接收RFN(Empfangen-RFN)设为“正确(richtig)”并启动计时器(Timer)，以忽略老的根网桥，重新启动并且发送RFN-BPDU，其中删除“根链路故障标志(Root-Link-Ausfall-Flag)”。在这种情况下，该方法随后转入步骤XVII并且RFN-BPDU被删除。如果在RFN-BPDU里确实设有根链路故障标志(Root-Link-Ausfall-Flag)，该方法转入步骤XIV，在该步骤中测试直接与根网桥连接的链路是否发生故障。如果直接与根网桥连接的链路发生故障，该方法转入步骤XVI，在该步骤中字段接收RFN(Empfangen-RFN)设为“正确(richtig)”并启动计时器，以忽略老的根网桥，并且发送RFN-BPDU，其中删除“根链路故障标志(Root-Link-Ausfall-Flag)”。在这种情况下，该方法随后转入步骤XVII并且RFN-BPDU被删除。如果直接与根网桥连接的链路未发生故障，该方法转入步骤XV，在该步骤中，所接收到的RFN-BPDU转接到所有其它端口上。在这种情况下，该方法随后转入步骤XVII并且RFN-BPDU被删除。
在根据本发明的方法中，对根网桥故障的检测基于这样的事实：如果根网桥发生故障，则所有至根网桥的直接链路发生故障。这通过所有的与根网桥直接连接的网桥来检测。在此假设，所有的网桥能检测出在MAC层(层2 OSI模型)中在链路的另一侧上的故障，例如由于在链路的另一个末端上的网桥的故障。一旦由网桥检测出到根网桥的连接发生了故障，则会通知在网络里的所有网桥。检测出根网桥的故障或检测出到根网桥的直接链路的故障的网桥发送新的专有的BPDU(RFN-BPDU)，从而把故障信息通知网络里的其它网桥。路径开销取决于特别的情况。接收RFN-BPDU的网桥对其进行处理，删除其所有的状态，在必要时重新启动，以及在必要时把RFN-BPDU引导到除了接收RFN-BPDU的端口之外的所有端口。对接收到的RFN-BPDU的处理取决于以前是否已经接收和处理了具有相同信息的RFN-BPDU。这通过下述方式实现，即在每个网桥里存储接收到的RFN-BPDU的信息。一旦根网桥发生故障，则与根网桥直接连接的、不具有可替换的端口的网桥自身表示为新的根网桥，这通过该网桥利用其自身的作为根网桥ID的网桥ID来发送BPDUs而实现。一旦根网桥发生故障，则与根网桥直接连接的、具有至少一个可替换的端口的网桥把可替换的端口变更为根端口。如果与根网桥直接连接的网桥检测出到根网桥的链路的故障，并且由另一个网桥在其端口上接收到携带了新的网桥ID的RFN-BPDU或RSTP-BPDU，则表明该根网桥发生了故障。换句话说，如果网桥检测出到根网桥的链路的本地或局域(lokal)故障并且还接收到下述指示，即另一个网桥同样失去了其到根网桥的直接连接(通过携带了新的根网桥ID的RFN-BPDU或RSTP-BPDU)，则表明根网桥发生了故障。通过监控在每个端口上的RSTP-BPDUs来实现每个网桥对其与根网桥直接连接的本地端口的监控。
本发明还基于下述事实：网桥可以监控本地端口，这些端口与根网桥直接连接。仅仅当在网桥之间应用点对点连接时，这一点才是可能的。在发生了故障的根网桥重建之后，所有网桥自动接受自身充作新的根网桥的重建的网桥，其中网络会聚时间处于毫秒范围内，正如由RSTP标准所预期的。本发明并不对这一情景有不利影响方案。TXHoldCount参数应该至少调整为5，以使BPDU传输特别是在网络会聚期间达到最大化。
本发明的特别的优点是在根网桥发生故障之后的快速的网络重新配置。如通过模拟得到的结果，会聚时间非常接近于在网络启动(Startup)时的会聚时间。对于具有16个网桥的网络来说，会聚时间大约为16-18毫秒。另一个优点在于：在老的根网桥重建时，会聚时间仅仅为大约9-10毫秒。

Claims (5)

1.一种用于重新配置包交换通信网络的方法，所述网络使用网络协议，通过所述网络协议可以建立所述网络的、形成为生成树的逻辑拓扑，其特征在于下列步骤：
-通过与根网桥(1)通过链路(L12)直接连接的、不具有可替换的根端口的第一网桥(2)来检测至所述生成树的所述根网桥(1)的直接链路(L12)的故障以及启动计时器；
-通过至少一个与所述根网桥(1)通过链路(L13)直接连接的、具有可替换的根端口的第二网桥(3)在所述计时器的可选择的时间间隔之内来检测至所述根网桥(1)的直接链路(L13)的故障；
-把由所述第一网桥生成的第一配置帧传输至所述网络的其它网桥，其中在所述第一配置帧里包含所述第一网桥(2)的标识作为来源标识；
-通过至少一个第三网桥(4)来接收所述第一配置帧并把由所述第三网桥(4)生成的第二配置帧传输至所述网络的其它网桥，其中在所述第二配置帧里设有表示所述第一网桥(2)的到所述根网桥(1)的所述直接链路(L12)的故障的标志并包含所述第一网桥(2)的标识作为来源标识；
-通过至少一个第二网桥(3)来检测所述第一或所述第二配置帧并把由所述第二网桥生成的第三配置帧传输至所述网络的其它网桥，其中在所述第三配置帧里删除了表示所述第一网桥(2)的到所述根网桥(1)的所述直接链路(L12)的故障的标志并包含所述第二网桥(3)的标识作为来源标识；
-通过所述网络的其它网桥来接收所述第三配置帧并利用所述网络协议对新生成树的确定来触发对所述网络的重新配置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述计时器的可选择的时间间隔之内所述网络的其余网桥未处理由原始的所述根网桥(1)发送的配置帧。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述网络协议基于根据IEEE标准802.1d的生成树协议。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述网络协议基于根据IEEE标准802.1w的快速生成树协议。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述网络协议基于根据IEEE标准802.1s的多生成树协议。
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