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STP技术

生成树协议运行于以太网交换机上,为解决网络中的环路问题在网络中修出一棵无环的树,并在主链路出现故障后自动启用备份链路,使网络正常工作。

一、二层环路

使用冗(rong)余链路,出现二层交换网络环路。引发网络风暴mac地址表不稳定等问题。

  1. 网络风暴
  2. mac地址不稳定
    从可靠性方面来说,冗余链路的环路结构更能满足客户的需求。如在环路结构中如果一条线路中断,则一条线路还能正常的转发。
    为了实现链路冗余备份,又不引起二层链路环路,在此引入生成树协议STP

二、STP工作原理

STP主要用于存在环路结构的二层网络中构建一个无环的树形的二层拓扑。由IEEE 802.1D定义。

  1. 基本术语

    • (1)桥ID bridge ID

      <++> <++>
      2bit 桥优先级(默认32 768) 6bit 桥mac
    • (2)根桥 root bridge :是桥id最小的交换机

    • (3)端口开销 port cost :表示该端口发送时的开销值,(接收数据是没有开销的,每个端口的开销值与之带宽有关,带宽越高,开销越小。

    • (4)根端口 root port :是指非根交换机链接根交换机的最小路径的本地端口

    • (5)端口 ID port ID :
      用于描述交换机不同端口的。

      4bit 端口优先级 12bit 端口号
      8bit 端口优先级( 默认128) 8bit 端口号
    • (6)指定端口 designated port :链接本地网络转发或接受去往根交换机的端口

    • (7)预备端口 alternate port :阻塞端口。既不是根端口也不是指定端口

    • (8)网桥协议数据单元 BPDU

  2. 生成树的工作原理
    通过断开和开放冗余端口在网络正常和故障时形成网络保护。

    • (1)根桥选举
    • (2)根端口的选举
      根桥是整个STP树型拓扑的根节点。交换机启动时,都认为自己是根桥,会发送给别的交换机BPDU报文,报文中包含bridge id ,交换机通过两两比较bridge id 选出最小的bridge id 的交换机作为 root bridge。
      根端口作为非根交换机和跟叫交换机报文交互的端口,每台非根交换机上只有一个端口。
      比较端口去往根交换机的开销,最小的开销路径所在的端口为根端口,如果开销相同则会比较两端口的端口id,端口id较小的为根端口。
    • (3)指定端口的选举
      指定端口的选举,是为了确定每个网段唯一的一个负责转发该网段数据的端口,该指定端口所在的交换机,也被称为该网段的指定交换机,
      比较该网段连接端口所属交换机的更路径开销——比较所连接端口的所属交换机的交换机标识(mac地址?)——比较端口标识(越小越有优先)
      对于根交换机来说,所有的端口都是所连网段的指定端口。
    • (4)阻塞预备端口

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