一种基于MSTP的负载均衡算法设计
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ｐ ｔｃ ｌ ＭＳ Ｐ ｐ ｔ ｏ ｗ ｒ ｏ ｃ ｍｍｕ ｉ ａｅ ｗｉ ｉ ｅ ｎ ｉ ｄ ｆｔ ｅ ｓ ａ ｎ ｎ ｒ ｅ ｔ ｐ ｌｇ ｎ ｄ ｆ ｒ ｎ ＡＮ， ｎ ｔ ｅ ｏ ｒ ｏ ｏ Ｔ ｕｓｆｒ ａｄ ｔ ｏ ｎ ｃ ｔ ｔ ｄｆ ｒ ｔｋ ｎ ｓ ｏ ｈ ｐ ｎ ｉ ｇ ｔ ｏ ｏｏ ｙ ｉ ｉ ｅ ｅ ｔＶＬ ｈ ｆｅ ｅ ｏ ｈ ａ ｓ ｍｐ ｉｎ ｏ ｉ ｏ ｔｃ ａ ｇｎ ａ ｉ ｄ ｆｓ ｉ ｈ ｎ ｅｗｏ ｋ ｓ ｔ ｈ ｎ ． ｈ ｕ ｈ ｃ ｎ ｒ ｌ ｎ ｐ ｎ ｎ ｒ ｅ ｔ ｐ ｌ ｇ ａ ｓ ｕ ｔ ｆｗ ｔ ｕ ｈ ｏ ｈ ｎ ｉ ｇ ｂ ｓｃ ｍｏ ｅ ｏ ｗ ｔ ｉｇ ｎ ｔ ｒ ｗｉ ｉ ｇ Ｔ ｒ ｇ ｏ ｔ ｌ ｇ ｓ ａ ｉｇ ｔ ｏ ｏ ｏ ｙ ｔ ｔ ｃ ｃ ｏ ｏ ｉ ｎ ｅ ｈ ＶＬ ＡＮ ｅ ｏ ｃ ｏ ｓ ｙ ｉ ｒ ｖｄ ｄ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｆｒｕ ｉ ｇ ｒ ｄ ｎ ａ ｔ ｉ ｋ ｏ ｒ ａｉｅ ｌ ａ ａａ ｃｎ ． ｉ ｐ ｐ ｒ ｐ ｐ ｓ ｄ ａ ｕ ｄ ｔ ｈ ｏ ｅ ｗａ ，ｆ ｏ ｉ ｅ ｏ ｄ ｔ ｎ ｏ ｓｎ ｅ ｕ ｄ ｎ ｎ ｓ ｔ ｌ ｏ ｄ ｂ ｌ ｉ ｇ Ｔ ｓ ａ ｅ ｒ ｏ ｅ ｐ ｉ ｌ ｅ ｚ ｎ ｈ ｏ ｎ ｗ ｆ ｎ ｔ ｎ ｔ ｓｉ ｔ ｈ ｆ ｃ ｆｌａ ａａ ｃｎ ｕ ｉ ｇ ａｇ ｒｔｍ ａ ｅ ｎ ＶＬ Ｎ ｎ Ｔ ．Ｌ ｓｌ ，ｔｄ ｍｏ ｓ ａｅ ｅ ｕ ｃｉ ｏ ｅ ｔ ｏ ｍａｅ ｔ ｅ ｅ ｅ ｔｏ ｏ ｄ ｂ ｎ ｉ ｇ ｒ ｔ ｌｏ ｈ ｂ ｓ ｄ ｏ Ａ ａ ｄ ＭＳ Ｐ ａ ｔ ｉ ｅ ｎ ｔ ｔｓ ｌ ｏ ｎ ｉ ｙ ｒ ｔ ａ ｈ ｕ ｉ ｇ ａｇ ｒ ｈ ｃ ｎ ｏ ｔ ｚ ｏ ｄ ｂ ｌｎ ｅ ａ ｄ ｓ ｏ ｔ ｅ ｃｅ ｃ ｎ ｓｍｕ ａ ｉ ｇ ｒ ｓ ｌ ． ｈ ｔｔｅ ｒ ｔｎ ｌｏ ｔ ｍ ａ ｐ ｉ ｅ ｌａ ａａ ｃ ｎ ｈ ｗｓｉ ｆ ｉｎ ｙ ｉ ｉ ｌｔ ｕ ｔ ｏ ｉ ｍｉ ｓ ｉ ｎ ｅ ｓ Ｋｅ ｒ ｓ ０ ｄ ｂ ｌｎ ｉ ｇ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｌ ａ ａａ ｃｎ ；ＭＳ Ｐ； ｏ ｏ ｏ ｙ Ｔ ｔ ｐ ｌ ｇ ；ＶＬ ＡＮ：ｒ ｄ ｎ ａ ｔｌ ｋ ｅ ｕ ｄ ｎ ｎ ｉ
一
８３ —
《 电子设 计 工程｝ ０ １年 第 ９期 ２１
的交 换 机 划分 成 不 同 的 区 域 ． 别 称 作 Ｍ Ｔ域 和 Ｓ Ｔ域 。在 分 Ｓ Ｓ
ＲＴ Ｓ Ｐ兼 容 的 内部 生 成 树 ＩＴ（ ｔｒａ Ｓ ａｎｎ ｒｅ 。 Ｓ Ｉ ｅ ｌ ｐ ｎ ｉｇ ｅ ） ｎｎ Ｔ
ＲＩ ＇ Ｐ协议 很 好 地 解 决 了 网 络 收 敛 速 度 慢 的 问 题 。 是 Ｒ Ｔ 但 ｓＰ 没 有 充 分 考 虑 到 基 于 Ｖ Ａ 的情 况 ． 能 实 现 基 于 Ｖ Ａ 的 ＬＮ 不 ＬＮ
个 集合 ． 过多个 Ｖ Ａ 通 Ｌ Ｎ捆 绑 到 一个 实 例 中 去 的方 法 可 以
例 里 。这 些 Ｖ Ａ Ｌ Ｎ在 端 口上 转 发 状 态 将 取 决 于 对 应 实 例 在 ＭＳ１ １Ｐ里 的 状 态 。 值 得 注 意 的 是 网 络 里 的 所 有 交 换 机 的
于 Ｖ Ａ 的流 量 分 担 ， 余 备 份 方 面 有 了 很 大 的 改 进 。 ＬＮ 冗
ＭＳ Ｐ提 出 了 可 以在 不 改 变 网 络 交 换 基 本 方 式 的 前 提 Ｔ
下 ，在 不 同 的 Ｖ Ａ 中采 用 不 同 的 生 成 树 拓 扑 进 行 通 信 。 ＬＮ 通 过 控 制 各 Ｖ Ａ 使 用 的 生 成 树 拓 扑 来 达 到 选 路 的 目的 就 ＬＮ 这 为 利 用 冗 余 链 路 实 现 负 载 均 衡 提 供 了条 件 １在 多 生 成树 协 ６ 。
Ｗ ＡＮＧ ｉ ＡＮ ｉ ｎ， ＡＮＧ Ｊ ｎｙ ｎ Ｈｕ ，Ｆ Ｈｕ － ｍｉ Ｔ ｕ －ｏ ｇ
（ ｅａｔ ｅｔｆＣ ｍ ｕ ｒ ｃ ｎ ｅａｄＥ ｇｎｅｉｇ ＸｉｎＴｃ ｎｌ ｉａ Ｕ ｉ ｒｔ ， ｉ ｎ７ ０ ３ ，Ｃ ｉ ） Ｄ ｐ ｒ ｎ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ｎ ｎ ｉ ｒ ， ＇ ｅｈ ｏ ｇｃｌ ｎｖ ｓ ｙ Ｘ ＇ １０ ２ ｈｎ ｍ ｏ ｅＳ ｅ ｅ ｎ ａ ｏ ｅｉ ａ ａ
使 用 时 可把 多 个 相 同 拓 扑 结 构 的 Ｖ Ａ 映 射 到 一 个 实 ＬＮ
源自文库
节省 通信 开 销 和 资 源 占用 率 。
流 量 均 衡 和冗 余 备 份 。基 于 这种 情 况 。 继 推 出 的多 实 例 生 成 后
树 协 议 ＭＳ Ｐ 不 仅 继 承 了 Ｒ Ｔ 翻 ｒ Ｓ Ｐ协 议 的 所 有 优 点 ． 且 在 基 而
ＶＡ Ｌ Ｎ和 实 例 映 射 关 系必 须 都 一 致 ， 则 会 影 响 网 络 连 通 性 。 否 为 了 检 测 这 种 错 误 ， Ｔ Ｐ Ｕ里 除 了 携 带 实 例 号 以 外 ， ＭＳ Ｐ Ｂ Ｄ 还
要携带实例对应 的 Ｖ Ａ Ｌ Ｎ关 系 等 信息 。 ＭＳ Ｐ既有 Ｖ Ａ Ｔ Ｌ Ｎ认 知 能 力 和 负 载 均 衡 能 力 ．可 以 实 现
第 １ ９卷 第 ９期
Ｖ０ ．９ １１ Ｎｏ９ ．
电子设 计工 程
Ｅ ｅ ｔｏ ｉ ｓ ｎ Ｅ ｇｎ ｅ ｉ ｇ ｌ ｃｒ ｎ ｃ Ｄｅ ｉ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ ｎ
２１ ０ １年 ５月
Ｍａ ．２ １ ｙ ０１
一
种 基才 ＭＳ Ｐ的 负载均衡算 法设计 Ｔ
王 辉 ，范会敏 ， 俊 勇 唐
树 算 法 进 程 ， 以通 过 控 制 Ｖ Ａ 可 Ｌ Ｎ与 生 成 树 的 映射 关 系 实 现
收 稿 日期 ：０ ０ — ６ ２ １－ ２ １ １ 稿 件 编 号 ：０ １２ ２ ２ ｌ０ ００
作 者 简 介 ： 辉 （９ ５ ）女 ， 西 西安 人 ， 士 ， 师 。研 究领 域 ： 算 机 网络 ， 王 １７ 一 ， 陕 硕 讲 计 网络 安 全 ， 网络 协 议 与 分 析 ， 件 复 用 。 软
拟局 域 网 的 生成 树 构成 的每 条链 路 流 量 ： ｆ ） 其 中 ｂ（ ，
４ 定 义 单 区 域 内某 个 生 成 树 实 例 为 ， 个 实 例 构 成 生 ） 各
成树集合 Ｊ 。
ＭＳ Ｔ域 内部 运 行 多 实 例 化 的 生 成 树 。在 Ｍ Ｔ域 的 边 缘 运 行 ，∈Ｆ Ｖ ， Ｓ （ ） 这与实际网络通过的数据量有关 。 图 １中 间 的 ＭＳ 域 内 的 交 换 机 问 使 用 ＭＳ ＰＢ Ｄ 交 Ｔ Ｔ Ｐ Ｕ 换 拓 扑 信 息 ．Ｓ Ｓ Ｔ域 内 的交 换 机 使 用 Ｓ Ｒ Ｐ Ｕ交 换 拓 俐 Ｓ． Ｂ Ｄ Ｉ Ｐ 扑 信 息 。在 Ｍｓ Ｔ域 与 Ｓ Ｔ域 之 间 的边 缘 上 ，Ｓ Ｓ Ｓ Ｔ设 备 会 认 为
路 算 法 。 以 利 用 链 路 带 宽 进 行 选 路 控 制 。 通 过 仿 真 实 验 可 并
分析了该算法的有效性和适用环境。
１ Ｍ Ｓ Ｐ概 述 Ｔ
ＭＴ Ｓ Ｐ定 义 了实 例 的 概 念 。所 谓 实 例 就 是 多 个 Ｖ Ａ 的 ＬＮ
一
新 进 行 计 算 ， 致 网 络 动 荡 ， 重 降低 网 络性 能 。随 后 推 出 的 导 严
议 中 ， 络 中 的 Ｖ Ａ 被 分 为 若 干 组 ， 个 组 共 享 一 个 生 成 网 ＬＮ 每
类似 Ｒ Ｔ Ｓ Ｐ的 端 口状 态 快 速 切 换 ．可 以捆 绑 多 个 Ｖ Ａ 到 一 ＬＮ 个 实 例 中 以降 低 资 源 占用 率 ，从 而拥 有 较 低 的 Ｃ Ｕ 占用 率 ， Ｐ 尤 其 精 妙 的 地 方 在 于 把 支 持 ＭＳ１ 的 交 换 机 和 不 支 持 ＭＳ Ｐ １Ｐ Ｉ
Ａｂｔａｔ ｏｄ ｂ ａｃｎ ｓａ ｍ ｊｒｔ ｈ ｉｕ ｏ ｉ ｒｖ ｈ ｅ ｏｋｐ ｒ ｒ ｎｅ ｓ ｃ ：Ｌ ａ ａ ｎ ｉｇｉ ａ ｃ ｎ ｅｔ ｍｐｏｅ ｔｅｎ ｔ ｒ ｅ ｏｍａｃ．Ｍｕｔ ｌ ｉｓ ｎｅ ｐ ｎ ｉｇｔ ｅ ｒ ｌ ｏ ｅ ｑ ｗ ｆ ｌｐｅ ｎｔ ｃｓｓａｎｎ ｒ ｉ ａ ｅ
（ 西安 工业 大 学 计 算 机 科 学 与工 程 学 院 ，陕 西 西 安 ７ ０ ３ ） １０ ２
摘 要 ：负栽 均衡 是 提 高 网 络 性 能 的 重 要 技 术 ， 多 实例 生 成 树 协 议 ＭＳ Ｐ提 出 了在 不 改 变 网 络 交 换 基 本 方 式 的 前 提 １ 下 ． 不 同 的 虚 拟 局 域 网 Ｖ Ａ 中 采 用 不 同的 生 成 树 拓 扑 进 行 通 信 ， 过 控 制 各 Ｖ Ａ 在 ＬＮ 通 Ｌ Ｎ使 用 的 生 成 树 拓 扑 来 达 到 选 路 的 目的 。 利 用 冗余 链 路 实现 负载 均 衡 提 供 了条 件 。 中确 定 了一 种 链 路 负载 函数 作 为 衡 量 网络 负载 的 依 据 ， 出 为 文 提
生 成 树 协 议 是 一 种 二 层 管 理 协 议 ， 通 过 有 选 择 的 阻 塞 它 网 络冗 余 链 路 来 达 到 消 除 网 络 二 层 环 路 的 目的 。 时具 备 链 同
数 据 流 的 链 路 ， 而 达 到 负载 均衡 的 目的 。 从 针对 以 上 特 点 ，本 文 提 出 一 种 基 于 ＭＳ Ｐ的负 载 均 衡 选 Ｔ
中 图分 类 号 ： ４ ６０ Ｕ １ ．１
文 献标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：１７ — ２ ６ ２ １ ）９ ０ ８ — ３ ６ ４ ６ ３ （０ １０ — ０ ３ ０
Ｄｅ ｉｎ ｏ ｏ ｄ ｂ ｌｎ ｉ ｇ ａｇ ｒｔ ｍ ａ ｅ ｎ Ｍ Ｓ ｓ ｆａ ｌａ ａａ ｃｎ ｌｏ ｉ ｇ ｈ ｂ ｓ ｄ ｏ ＴＰ
路 的备 份 功 能 。为 了实 现冗 余 备 份 功 能 ， 交换 机 之 间往 往 要 形 成 环 路 。 是 一 旦 存 在 环 路 就会 造 成 报 文 在 环 路 内 不 断 循 环 但
和 滋 生 ． 至 造 成 恐 怖 的 广 播 风 暴 。８ ２１协 议 规 定 的 ｓ Ｐ 甚 ０． Ｔ【 协 议 ， 够 有 效 阻 止 网 络 风 暴 的 产 生 ． 是 Ｓ＇ 在 收 敛 速 能 但 ｒ Ｉ Ｐ存 度 慢 的 缺 点 ， 而 且 网 络 之 中 任 意 一 节 点 发 生 变 动 。Ｔ Ｓ Ｐ将 重
了一 种 基 于 ＭＳ Ｐ的 负载 均衡 选 路 算 法 ， 用该 算 法 可 以 选 择 链 路 负载 最 小 的 生 成 树 映 射 ， 分 利 用 了 冗余 线路 ， Ｔ 利 充 实
现 负栽 均衡 的 目的 。 关 键 词 ：负载 均 衡 ； 实例 生成 树 ； 扑 ； 拟 局 域 网 ； 余 链路 多 拓 虚 冗
径 构 成 集 合 Ｒ。 ３ ． 链 路 负载 函 数 ２
的 状 态 取 决 于 内 部 生 成 树 的 状 态 ， 也 就 是 说 端 １ 上 所 有 ３
对接的设备 也是一 台 Ｒ Ｔ Ｓ Ｐ设 备 。 Ｍｓ 而 Ｔ设 备 在 边 缘 端 口上
５在 Ｊ链 路 范 围 内 的 生 成 树 路 径 ：【 Ｊ ， ， 果 ｅ／ ） ｝ ｒ（ ）ｖ 如 Ｊ ， ， 则 为 ｌ代 表 该 段 路 径 属 于 五实 例 ， 则 为 ０ 各 个 生 成 树 路 ， 否 。
一
８３ —
《 电子设 计 工程｝ ０ １年 第 ９期 ２１
的交 换 机 划分 成 不 同 的 区 域 ． 别 称 作 Ｍ Ｔ域 和 Ｓ Ｔ域 。在 分 Ｓ Ｓ
ＲＴ Ｓ Ｐ兼 容 的 内部 生 成 树 ＩＴ（ ｔｒａ Ｓ ａｎｎ ｒｅ 。 Ｓ Ｉ ｅ ｌ ｐ ｎ ｉｇ ｅ ） ｎｎ Ｔ
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个 集合 ． 过多个 Ｖ Ａ 通 Ｌ Ｎ捆 绑 到 一个 实 例 中 去 的方 法 可 以
例 里 。这 些 Ｖ Ａ Ｌ Ｎ在 端 口上 转 发 状 态 将 取 决 于 对 应 实 例 在 ＭＳ１ １Ｐ里 的 状 态 。 值 得 注 意 的 是 网 络 里 的 所 有 交 换 机 的
于 Ｖ Ａ 的流 量 分 担 ， 余 备 份 方 面 有 了 很 大 的 改 进 。 ＬＮ 冗
ＭＳ Ｐ提 出 了 可 以在 不 改 变 网 络 交 换 基 本 方 式 的 前 提 Ｔ
下 ，在 不 同 的 Ｖ Ａ 中采 用 不 同 的 生 成 树 拓 扑 进 行 通 信 。 ＬＮ 通 过 控 制 各 Ｖ Ａ 使 用 的 生 成 树 拓 扑 来 达 到 选 路 的 目的 就 ＬＮ 这 为 利 用 冗 余 链 路 实 现 负 载 均 衡 提 供 了条 件 １在 多 生 成树 协 ６ 。
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使 用 时 可把 多 个 相 同 拓 扑 结 构 的 Ｖ Ａ 映 射 到 一 个 实 ＬＮ
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流 量 均 衡 和冗 余 备 份 。基 于 这种 情 况 。 继 推 出 的多 实 例 生 成 后
树 协 议 ＭＳ Ｐ 不 仅 继 承 了 Ｒ Ｔ 翻 ｒ Ｓ Ｐ协 议 的 所 有 优 点 ． 且 在 基 而
ＶＡ Ｌ Ｎ和 实 例 映 射 关 系必 须 都 一 致 ， 则 会 影 响 网 络 连 通 性 。 否 为 了 检 测 这 种 错 误 ， Ｔ Ｐ Ｕ里 除 了 携 带 实 例 号 以 外 ， ＭＳ Ｐ Ｂ Ｄ 还
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王 辉 ，范会敏 ， 俊 勇 唐
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收 稿 日期 ：０ ０ — ６ ２ １－ ２ １ １ 稿 件 编 号 ：０ １２ ２ ２ ｌ０ ００
作 者 简 介 ： 辉 （９ ５ ）女 ， 西 西安 人 ， 士 ， 师 。研 究领 域 ： 算 机 网络 ， 王 １７ 一 ， 陕 硕 讲 计 网络 安 全 ， 网络 协 议 与 分 析 ， 件 复 用 。 软
拟局 域 网 的 生成 树 构成 的每 条链 路 流 量 ： ｆ ） 其 中 ｂ（ ，
４ 定 义 单 区 域 内某 个 生 成 树 实 例 为 ， 个 实 例 构 成 生 ） 各
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ＭＳ Ｔ域 内部 运 行 多 实 例 化 的 生 成 树 。在 Ｍ Ｔ域 的 边 缘 运 行 ，∈Ｆ Ｖ ， Ｓ （ ） 这与实际网络通过的数据量有关 。 图 １中 间 的 ＭＳ 域 内 的 交 换 机 问 使 用 ＭＳ ＰＢ Ｄ 交 Ｔ Ｔ Ｐ Ｕ 换 拓 扑 信 息 ．Ｓ Ｓ Ｔ域 内 的交 换 机 使 用 Ｓ Ｒ Ｐ Ｕ交 换 拓 俐 Ｓ． Ｂ Ｄ Ｉ Ｐ 扑 信 息 。在 Ｍｓ Ｔ域 与 Ｓ Ｔ域 之 间 的边 缘 上 ，Ｓ Ｓ Ｓ Ｔ设 备 会 认 为
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１ Ｍ Ｓ Ｐ概 述 Ｔ
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新 进 行 计 算 ， 致 网 络 动 荡 ， 重 降低 网 络性 能 。随 后 推 出 的 导 严
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类似 Ｒ Ｔ Ｓ Ｐ的 端 口状 态 快 速 切 换 ．可 以捆 绑 多 个 Ｖ Ａ 到 一 ＬＮ 个 实 例 中 以降 低 资 源 占用 率 ，从 而拥 有 较 低 的 Ｃ Ｕ 占用 率 ， Ｐ 尤 其 精 妙 的 地 方 在 于 把 支 持 ＭＳ１ 的 交 换 机 和 不 支 持 ＭＳ Ｐ １Ｐ Ｉ
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摘 要 ：负栽 均衡 是 提 高 网 络 性 能 的 重 要 技 术 ， 多 实例 生 成 树 协 议 ＭＳ Ｐ提 出 了在 不 改 变 网 络 交 换 基 本 方 式 的 前 提 １ 下 ． 不 同 的 虚 拟 局 域 网 Ｖ Ａ 中 采 用 不 同的 生 成 树 拓 扑 进 行 通 信 ， 过 控 制 各 Ｖ Ａ 在 ＬＮ 通 Ｌ Ｎ使 用 的 生 成 树 拓 扑 来 达 到 选 路 的 目的 。 利 用 冗余 链 路 实现 负载 均 衡 提 供 了条 件 。 中确 定 了一 种 链 路 负载 函数 作 为 衡 量 网络 负载 的 依 据 ， 出 为 文 提
生 成 树 协 议 是 一 种 二 层 管 理 协 议 ， 通 过 有 选 择 的 阻 塞 它 网 络冗 余 链 路 来 达 到 消 除 网 络 二 层 环 路 的 目的 。 时具 备 链 同
数 据 流 的 链 路 ， 而 达 到 负载 均衡 的 目的 。 从 针对 以 上 特 点 ，本 文 提 出 一 种 基 于 ＭＳ Ｐ的负 载 均 衡 选 Ｔ
中 图分 类 号 ： ４ ６０ Ｕ １ ．１
文 献标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：１７ — ２ ６ ２ １ ）９ ０ ８ — ３ ６ ４ ６ ３ （０ １０ — ０ ３ ０
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了一 种 基 于 ＭＳ Ｐ的 负载 均衡 选 路 算 法 ， 用该 算 法 可 以 选 择 链 路 负载 最 小 的 生 成 树 映 射 ， 分 利 用 了 冗余 线路 ， Ｔ 利 充 实
现 负栽 均衡 的 目的 。 关 键 词 ：负载 均 衡 ； 实例 生成 树 ； 扑 ； 拟 局 域 网 ； 余 链路 多 拓 虚 冗
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对接的设备 也是一 台 Ｒ Ｔ Ｓ Ｐ设 备 。 Ｍｓ 而 Ｔ设 备 在 边 缘 端 口上
５在 Ｊ链 路 范 围 内 的 生 成 树 路 径 ：【 Ｊ ， ， 果 ｅ／ ） ｝ ｒ（ ）ｖ 如 Ｊ ， ， 则 为 ｌ代 表 该 段 路 径 属 于 五实 例 ， 则 为 ０ 各 个 生 成 树 路 ， 否 。