STP协议(生成树协议)简介
STP协议解决的问题
根据交换机的转发原则, 如果交换机从一个端口上接收到的是一个广播帧, 或者是一个目的MAC地址未知的单播帧,则会将这个帧向除源端口之外的所有其他端口转发。如果交换网络中有环路,则这个帧会被无限转发,此时便会形成广播风暴,网络中也会充斥着重复的数据帧。
什么是STP协议?
为了提高网络可靠性,交换机网络中通常会使用冗余链路,冗余链路会给交换机带来环路风险,并导致广播风暴以及MAC地址表不稳定等问题,生成树协议STP(Spanning Tree Protocol)可以在提高可靠性的同时又避免环路带来的各种问题。一般意义上,我们所述之生成树,应该是最小生成树。
STP的主要作用
利用生成树算法、在以太网络中,创建一个以某台交换机的某个端口为根的生成树,自动地在逻辑上阻塞一个或多个冗余端口,避免环路。
消除环路:通过阻断冗余链路来消除网络中可能存在的环路。
链路备份:当活动路径发生故障时, 激活备份链路, 及时恢复网络连通性。
STP的工作原理及工作过程
STP的基本工作原理为:通过BPDU(Bridge Protocol Data Unit,桥接协议数据单元)的交互来传递STP计算所需要的条件,随后根据特定的算法,阻塞特定端口,从而得到无环的树形拓扑。首先我们可以把交换机的拓扑转换成一个逻辑拓扑,根据其ID值,选择最小的一个做为根,这里就不用网络中的根桥这个词描述了,根更加直观一些,因为这个是一个树结构。当找到根之后,我们对该树进行修剪,即如果树结构上,存在回路的地方,将其度量值较大的一边删除,如果度量值相同,则看其BID,最终形成一个无环路的树结构。当该结构完成之后,最终标注下根端口和指定端口即可。
其工作过程如下:
- 选举根网桥/根桥(Root Bridge):根桥或者根交换机位于整个逻辑树的根部, 是STP网络的逻辑中心, 非根桥是根桥的下游设备。
- 选举根端口(Root Port):非根交换机去往根桥路径最优的端口(有且只有一个)。
- 选举指定端口(Designated Port):交换机向所连网段转发配置BPDU的端口, 每个网段有且只能有一个指定端口。 一般情况下, 根桥的每个端口总是指定端口。
- 阻塞预备端口(Alternate Port):既不是指定端口也不是根端口
协议分类
生成树协议分为以下几个种类:
1.STP
2.RSTP
3.PVST+
4.PVRST+
5.MSTP
参考资料
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STP生成树协议 - 酱紫冻
https://www.jianshu.com/p/bc0670d2b0d9
如何理解STP生成树协议?