生成树机制实验

1 实验内容

1、基于已有代码，实现生成树运行机制，对于给定拓扑(four_node_ring.py)，计算输出相应状态下的生成树拓扑

2、构造一个不少于7个节点，冗余链路不少于2条的拓扑，节点和端口的命名规则可参考four_node_ring.py，使用stp程序计算输出生成树拓扑

2 实验原理

一、生成树机制

通过禁止(block) 设备的相关端口，在有环路的网络中构造出一个总体开销最小的生成树拓扑，使得网络在连通的前提下，避免广播风暴。

二、生成树的唯一性

具有相同开销的生成树可能并不唯一，选择优先级最高的生成树作为唯一生成树。

• • 节点ID最小的点作为生成树的根节点
  • 每个节点选择到树的根节点优先级最高的路径
  • 优先级顺序：路径开销 > 所连接的节点ID大小 > 所连接的端口ID大小 > …

• • • 路径开销路径开销等于路径上全部链路开销之和，链路开销与链路带宽相关，带宽越高，开销越小

三、生成树机制的基本原理

经过有限次的收发Config消息，网络中能够“选举”出唯一的根节点，即ID最小的节点；

除根节点外，每个节点选择通过自己的根端口连接到根节点，使得到根节点的路径开销最小；

为了保证新的Config消息能够扩散到其他节点，每个节点会通过指定端口发送Config消息；

生成树机制收敛后，每个网段内所有端口存储的配置都相同。

四、构建生成树拓扑的流程

1、初始化阶段：每个节点认为自己是根节点，并将自己的所有端口设定为指定端口，用于发送config消息

2、运行阶段：

（1）根节点通过hello定时器(2秒)周期发送Config消息

（2）处理config消息：当端口收到config消息时，将本端口的config与收到的config进行优先级比较。

• • • 如果收到的config优先级高：

• • • • 说明该网段应该通过对方端口连接根节点，因此本端口为非指定端口（断开链路），本端口的config消息更新
      • 节点状态更新，从本节点中所有非指定端口中选举根端口，通过比较端口间config消息的优先级，选举config消息优先级最高的非指定端口为根端口
      • 更新节点其他端口的config消息，并通过指定端口发送出去