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原帖由 keyinwind 于 2006-1-16 19:27 发表
希望LZ先写好STP的文档.... 赞一个!
好，那就来写STP的先，由于水平原因，很多地方估计会有错，贴出来，为的是共同分享，共同学习，关于STP的BPDU包的封包结构，不作分析了，大家可以在网上找一大堆出来：
Linux的网桥中的STP的实现分析初步
一、STP的框架结构
STP发送的是BPDU包，该包有所有两种类型：配置和TCN（拓朴变更通知）；
对于BPDU包的处理，有两种：接收和发送（废话），
对于配置类型的BPDU包的发送，它是靠定时器来完成的，参BPDU包的几个定时器参数；
对于TCP类型的BPDU包的发送，从名字可以看出来，它是当发现拓朴结构发生变更时发送的，如本机网桥配置的变化，物理接口的变动，分析其它机器变动后发出来的STP包等等。
BPDU的封包采用的是IEEE802封包（本想把封包结构的图片贴上来，找不着在哪儿上传图片）。
前面分析过， br_handle_frame函数中，当网桥开启了STP，且根据目的物理地址判断出这是一个STP包，则交给br_stp_handle_bpdu函数处理。
br_stp_handle_bpdu函数主要是判断是哪种类型的BPDU包，然后调用相关的处理函数，即：
if(type==config)
{
br_received_config_bpdu();
}
else if(type==tcn)
{
br_received_tcn_bpdu();
}
这是对接收到BPDU包的处理，关于config类型的BPDU包的发送，后面再分析；TCN包的发送，有一部份是在接收包处理过程中处理的（因为分析config类型的BPDU包的时候，发现拓朴变更，当然要发送TCN包了），所以这里一起来分析。
二、Config类型的BPDU包的接收处理
这个处理过程是在拆完BPDU包后，调用br_received_config_bpdu函数完成的。
还是得先交待一些理论的东西：
STP协议最终是为了在网络中生成一棵无环状的树，以期消除广播风暴以及单播数据帧对网络的影响。它始终在选举三样东东：
1、根网桥；
2、根端口；
3、“指定端口”和“指定网桥”
（这三个概念非常重要，如果你还不清楚，建议查阅相关文档先，否则下边的代码分析也无从谈起了）
然后再根据选举出来的这三个东东，确定端口的状态：阻塞、转发、学习、监听、禁用……
要选举出这三样东东，得有一个判断标志，即算法，STP的判断标准是：
1、判断根桥ID，以最小的为优；
2、判断到根桥的最小路径开销；
3、确定最小发送发BID（Sender BID）
4、确定最小的端口ID
如果前面你查阅了BPDU的封包结构，根桥ID、最小路径开销、发送方网桥的ID、端口ID这几个概念应该没有问题了，不过这里还是简单交一下：
1、根桥ID，我们配置了网桥后，用brctl命令会发现8000.XXXXXX这样一串，这就是网桥的ID号，用一标识每一个网桥，后面的XXXX一般的桥的MAC地址，这样ID值就不会重复。根桥ID，是指网络中所有网桥的ID值最小的那一个，对应的具有根桥ID的桥，当然也是网络的根桥了；
2、最小路径开销
动态路由中也类似这个概念，不过这里用的不是跳数（局域网不比广域网，不一定跳数大就慢，比如跳数小，是10M链路，跳数大的却是千兆链路），最初的开销定义为1000M/链种带宽，当然，这种方式不适用于万兆网了……所以后来又有一个新的，对每一种链路定义一个常数值——详请请查阅相关资料；
3、发送方ID
网桥之前要收敛出一个无环状拓朴，就需要互相发送BPDU包，当然需要把自己的ID告诉对方，这样对方好拿来互相比较；
4、端口ID
端口ID由优先级+端口编号组成，用于标识某个桥的某个端口，后面比较时好用。
生成树算法就是利用上述四个参数在判断，判断过程总是相同的：
1、确定根桥，桥ID最小的（即把包中的桥ID，同自己以前记录的那个最小的桥ID相比，机器加电时，总是以自己的桥ID为根桥ID）的为根桥；
2、确定最小路径开销；
3、确定最小发送方ID；
4、确定最小的端口ID：
这四步非常地重要，后面的所以比较都是这四个步骤。
有了这些概念，来看看对config类型的BPDU包的处理：
void br_received_config_bpdu(struct net_bridge_port *p, struct br_config_bpdu *bpdu)
{
struct net_bridge *br;
int was_root;
if (p->state == BR_STATE_DISABLED)
return;
br = p->br;
read_lock(&br->lock);
/*自己是根桥吗？用自己的br_ID和BPDU包中的根ID相比较*/
was_root = br_is_root_bridge(br);
/*比桥BPDU包中的信息(bpdu)和原先的对应的信息(p)，如果需要更新，返回1，相同返回0，不需更新返回-1*/
if (br_supersedes_port_info(p, bpdu)) {
/*刷新自己的相关信息*/
br_record_config_information(p, bpdu);
/*进行root_bridge、port的选举*/
br_configuration_update(br);
/*设置端口状态*/
br_port_state_selection(br);
以上这一段的逻辑概念很简单：
1、把收到的BPDU包中的参数同自己原先记录的相比较，（遵循前面说的四个比较步骤），以判断是否需要进行更新——br_supersedes_port_info(p, bpdu)。
2、如果判断需要进行更新，即上述四个步骤中，有任意一项有变动，则刷新自己的保存记录：br_record_config_information(p, bpdu);
3、因为有变动，就需要改变自己的配置了：br_configuration_update(br);即前面说的，根据四步判断后选举根桥（注：根桥不是在这里选举的，前文说过，它是定时器定时发送BPDU包，然后收到的机器只需改变自己的记录即可）、根端口、指定端口；
4、设置物理端口的转发状态：br_port_state_selection
2.1 br_supersedes_port_info(p, bpdu)
/* called under bridge lock */
static int br_supersedes_port_info(struct net_bridge_port *p, struct br_config_bpdu *bpdu)
{
int t;
/*第一步*/
t = memcmp(&bpdu->root, &p->designated_root,  ;
if (t < 0)
return 1;
else if (t > 0)
return 0;
/*第二步*/
if (bpdu->root_path_cost < p->designated_cost)
return 1;
else if (bpdu->root_path_cost > p->designated_cost)
return 0;
/*第三步，要同两个桥ID比：已记录的最小发送ID和自己的ID*/
t = memcmp(&bpdu->bridge_id, &p->designated_bridge, ;
if (t < 0)
return 1;
else if (t > 0)
return 0;
if (memcmp(&bpdu->bridge_id, &p->br->bridge_id, )
return 1;
/*第四步*/
if (bpdu->port_id <= p->designated_port)
return 1;
return 0;
}
2.2 br_record_config_information
如果检测到有变动，则刷新自己的记录先：
/* called under bridge lock */
static void br_record_config_information(struct net_bridge_port *p, struct br_config_bpdu *bpdu)
{
p->designated_root = bpdu->root;
p->designated_cost = bpdu->root_path_cost;
p->designated_bridge = bpdu->bridge_id;
p->designated_port = bpdu->port_id;
/*设置时间戳，关于STP的时间处理，后面来分析*/
br_timer_set(&p->message_age_timer, jiffies - bpdu->message_age);
}
p对应的四个成员的概念对照BPDU封包结构，不难理解其含义：
p->designated_root： 指定的根网桥的网桥ID
p->designated_cost ： 指定的到根桥的链路花销
p->designated_bridge： 指定的发送当前BPDU包的网桥的ID
p->designated_port： 指定的发送当前BPDU包的网桥的端口的ID
2。3 br_configuration_update前面说过，根桥的选举不是在这里进行，这里进行根端口和指定端口的选举
/* called under bridge lock */
void br_configuration_update(struct net_bridge *br)
{
br_root_selection(br);/*选举根端口*/
br_designated_port_selection(br);/*选举指定端口*/
}
2.3.1 根端口的选举br_root_selection根端口的选举同样是以上四个步骤，只是有一点小技巧：它逐个遍历桥的每一个所属端口，找出一个符合条件的，保存下来，再用下一个来与之做比较，用变量root_port 来标志：
/* called under bridge lock */
static void br_root_selection(struct net_bridge *br)
{
struct net_bridge_port *p;
int root_port;
root_port = 0;
/*获得桥的所属端口列表*/
p = br->port_list;
/*这个循环非常重要，它遍历桥的每一个端口，进行以上四步判断，找到一个，将其“保存”下来，然后再用下一个与保存的相比较，直至遍历完，找到最优的那个，这个“保存”打了引号，是因为它仅仅是记当了端口编号：root_port = p->port_no;，然后再将其传递给比较函数br_should_become_root_port*/
while (p != NULL) {
if (br_should_become_root_port(p, root_port))
root_port = p->port_no;
p = p->next;
}
br->root_port = root_port;
/*找完了还没有找到，则认为自己就是根桥……*/
if (!root_port) {
br->designated_root = br->bridge_id;
br->root_path_cost = 0;
}
/*否则记录相应的值*/
else {
p = br_get_port(br, root_port);
br->designated_root = p->designated_root;
br->root_path_cost = p->designated_cost + p->path_cost;
}
}
br_should_become_root_port函数用以判断端口p是否应该变成根端口，与它相比较的是原来那个根端口，函数第二个参数则为此的ID号，在函数中调用 br_get_port获取该端口：
/* called under bridge lock */
static int br_should_become_root_port(struct net_bridge_port *p, int root_port)
{
struct net_bridge *br;
struct net_bridge_port *rp;
int t;
br = p->br;
/*若当前端口是关闭状态或为一个指定端口，则不参与选举，返回*/
if (p->state == BR_STATE_DISABLED ||
br_is_designated_port(p))
return 0;
/*在根端口的选举中，根桥是没有选举权的*/
if (memcmp(&br->bridge_id, &p->designated_root, <= 0)
return 0;
/*没有指定等比较的端口ID（因为第一次它初始化为0的）*/
if (!root_port)
return 1;
/*获取待比较的根端口*/
rp = br_get_port(br, root_port);
/*又是四大步，像打蓝球*/
t = memcmp(&p->designated_root, &rp->designated_root, ;
if (t < 0)
return 1;
else if (t > 0)
return 0;
if (p->designated_cost + p->path_cost <
rp->designated_cost + rp->path_cost)
return 1;
else if (p->designated_cost + p->path_cost >
rp->designated_cost + rp->path_cost)
return 0;
t = memcmp(&p->designated_bridge, &rp->designated_bridge, ;
if (t < 0)
return 1;
else if (t > 0)
return 0;
if (p->designated_port < rp->designated_port)
return 1;
else if (p->designated_port > rp->designated_port)
return 0;
if (p->port_id < rp->port_id)
return 1;
return 0;
}
这样，遍历完成后，根端口就被选出来了。
2。3。2 指定端口的选举br_designated_port_selection
/* called under bridge lock */
static void br_designated_port_selection(struct net_bridge *br)
{
struct net_bridge_port *p;
p = br->port_list;
while (p != NULL) {
if (p->state != BR_STATE_DISABLED &&
br_should_become_designated_port(p))
br_become_designated_port(p);
p = p->next;
}
}
事实上这个过程与根端口的选举过程极为类似，没有分析的必要了！
[ 本帖最后由 独孤九贱 于 2006-1-17 10:59 编辑 ] |
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楼主: 独孤九贱
发表于 2006-01-17 10:57
