用C语言实现交换机生成树协议

生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）是用于在网络拓扑结构中防止环路的一种协议。在交换机之间建立一棵生成树，防止数据包在网络中无限循环传输，保证数据包能够正常传输。

以下是用C语言实现生成树协议的代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define MAX_SWITCHES 100   // 最大交换机数量
#define MAX_PORTS 10       // 每个交换机最大端口数量

typedef struct {
    int switch_id;         // 交换机编号
    int port_id;           // 端口编号
} Port;

typedef struct {
    int switch_id;         // 交换机编号
    int root_id;           // 根交换机编号
    int distance;          // 到根交换机的距离
    Port ports[MAX_PORTS]; // 所有端口信息
} Switch;

Switch switches[MAX_SWITCHES]; // 所有交换机信息
int switch_count = 0;           // 当前交换机数量

void add_switch(int switch_id) {
    switches[switch_count].switch_id = switch_id;
    switches[switch_count].root_id = switch_id;
    switches[switch_count].distance = 0;
    switch_count++;
}

void add_port(int switch_id, int port_id, int dest_switch_id, int dest_port_id) {
    int i;
    for (i = 0; i < switch_count; i++) {
        if (switches[i].switch_id == switch_id) {
            int j;
            for (j = 0; j < MAX_PORTS; j++) {
                if (switches[i].ports[j].switch_id == 0) {
                    switches[i].ports[j].switch_id = dest_switch_id;
                    switches[i].ports[j].port_id = dest_port_id;
                    break;
                }
            }
            break;
        }
    }
}

void print_switches() {
    int i, j;
    printf("Switches:\n");
    for (i = 0; i < switch_count; i++) {
        printf("Switch %d: root=%d distance=%d\n", switches[i].switch_id, switches[i].root_id, switches[i].distance);
        printf("  Ports:\n");
        for (j = 0; j < MAX_PORTS; j++) {
            if (switches[i].ports[j].switch_id != 0) {
                printf("    Port %d: switch=%d port=%d\n", j, switches[i].ports[j].switch_id, switches[i].ports[j].port_id);
            }
        }
    }
}

void compute_stp() {
    int i, j;
    for (i = 0; i < switch_count; i++) {
        for (j = 0; j < MAX_PORTS; j++) {
            if (switches[i].ports[j].switch_id != 0) {
                int dest_switch_id = switches[i].ports[j].switch_id;
                int dest_port_id = switches[i].ports[j].port_id;
                int k;
                for (k = 0; k < switch_count; k++) {
                    if (switches[k].switch_id == dest_switch_id) {
                        if (switches[k].root_id < switches[i].root_id ||
                            (switches[k].root_id == switches[i].root_id && switches[k].distance < switches[i].distance + 1)) {
                            // 如果目标交换机的根交换机编号小于当前交换机的根交换机编号，或者相等但距离更短，则更新当前交换机的信息
                            switches[i].root_id = switches[k].root_id;
                            switches[i].distance = switches[k].distance + 1;
                            break;
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}

int main() {
    add_switch(1);
    add_port(1, 1, 2, 1);
    add_port(1, 2, 3, 1);
    add_port(1, 3, 4, 1);
    add_port(2, 1, 1, 1);
    add_port(2, 2, 5, 1);
    add_port(3, 1, 1, 2);
    add_port(3, 2, 6, 1);
    add_port(4, 1, 1, 3);
    add_port(5, 1, 2, 2);
    add_port(6, 1, 3, 2);

    compute_stp();
    print_switches();

    return 0;
}

在这个例子中，我们创建了6个交换机，每个交换机有1-3个端口连接到其他交换机。在 `compute_stp()` 函数中，我们遍历每个交换机的每个端口，如果该端口连接到另一个交换机，则比较该交换机的根交换机编号和距离与目标交换机的信息，更新当前交换机的信息。最后，打印每个交换机的信息，包括根交换机编号和距离以及所有端口的信息。

注意，这只是一个简单的示例，实际上生成树协议非常复杂，涉及到更多的算法和细节。