生成树协议STP

1. STP概述

　　　　STP（Spanning Tree Protocol）是生成树协议的英文缩写，可应用于计算机网络中树形拓扑结构建立，主要作用是防止网桥网络中的冗余链路形成环路工作。

　　1.1 STP简介

 

　　　　为了提高网络可靠性，交换网络中通常会使用冗余链路。
　　　　然而，冗余链路会给交换网络带来环路风险，并导致广播风暴以及MAC地址表不稳定等问题，进而会影响到用户的通信质量。生成树协议STP（Spanning Tree Protocol）可以在提高可靠性的同时又能避免环路带来的各种问题。

 

　1.2 交换网络环路的产生

 

 

 

• 当有环路存在时，广播的发送会引起全网的广播风暴，因此要打破环路的生成条件。
• 广播风暴（broadcast storm）简单的讲是指当广播数据充斥网络无法处理，并占用大量网络带宽，导致正常业务不能运行，甚至彻底瘫痪，这就发生了“广播风暴”。
• 而生成树协议就是解决二层广播风暴的重要手段。生成树协议会阻塞一些端口来打破环路的生成条件，当链路出现问题时，被阻塞的端口可以过渡到转发状态，实现链路备份的作用。

1.3、STP工作原理

　　3.1 生成树的算法：1.选择根网桥（Root Bridge）；2.选择根端口（Root Ports）；3.选择指定端口（Designated Ports）

　　3.2 网桥ID（BID）

• 网桥ID是唯一的
• 选择交换网络中网桥ID最小的交换机成为根网桥

 

　　取值范围：0~65535

　　缺省值：32768

 

　　1.4 选择根端口的依据

• 到根网桥最低的根路径成本
• 直连的网桥ID最小
• 端口ID最小

　　1.5 端口ID

 

　　取值范围：0~255

　　缺省值：128 

 

1.5 选择根端口、指定端口的依据

　　　　（1）根桥上的端口全是指定端口；
　　　　（2）在每个网段上，选择一个指定端口；
　　　　（3）非根桥上的指定端口，选择顺序：

• 根路径成本较低；
• 所在的交换机的网桥ID的值较小；
• 端口ID的值较小。
• 根路径成本：网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和。

 

1.6. STP的收敛

　　5.1 交换机端口的STP状态

 1.7 STP计时器

　　（1）Hello时间 
　　（2）转发延迟
　　（3）最大老化时间

• Hello Timer 根网桥周期性发送配置BPDU的时间间隔，缺省为2s；
• Forward Delay Timer 转发延迟计时器，从Listening到Learning状态，或者从Learning转换到Forwarding状态所需要的等待的时间，缺省为15s；
• Max Age Timer 最大老化时间。在丢弃BPDU之前，网桥用来存储BPDU的时间，缺省为20s。如果一个被阻塞的接口（非指定端口）在收到一个BPDU后，20s的时间内再没有收到BPDU了，则开始进入Listening状态。