STP——生成树协议

一、STP概述

1、交换网络环路的产生

环路造成的结果：

①　广播风暴的形成

②　多帧复制

③　MAC地址表紊乱

2、STP简介

STP（Spanning Tree Protocol）生成树协议，主要作用是防止网桥网络中冗余链路形成的环路工作。

如上图所示：

•  逻辑上断开环路，防止广播风暴的产生
• 当线路故障，阻塞接口被激活，恢复通信，起备份线路的作用

二、STP的生成树算法

1、生成树算法分为3个步骤

选择根网桥（Root Bridge）

选择根端口（Root Ports）

选择指定端口（Designated Ports）

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

根据网桥ID选择根网桥方法：

网桥优先级小的为根网桥；在优先级相同的情况下，MAC地址小的则为根网桥

3、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

根路径成本：网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和

 

3、带宽与路径成本的关系

4、端口ID

在非根网桥上，选择一个根端口（RP）

 

5、指定端口

根桥上的端口全是指定端口

在每个网段上，选择1个指定端口

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

6、端口阻塞

在每个网段上选择1个指定端口（DP）

根网桥上的端口都是指定端口

既不是根端口，也不是指定端口，STP将这个端口阻塞（Block）

7、介绍STP的计算过程

二、BPDU（网桥协议数据单元）

1、BPDU的概念

Bridge Protocol Data Unit-网桥协议数据单元

使用组播发送BPDU

2、BPDU的类型

配置BPDU

拓扑变更通告（TCN）BPDU

3、BPDU报文字段

根网桥ID、根路径成本、发送网桥ID、端口ID

根网桥ID：由一个2字节优先级和一个6字节网桥MAC地址组成，这个信息组合是已经被选定为根网桥的设备标识。

根路径成本：说明这个BPDU从根网桥传输了多远，成本是多少。这个字段的值决定哪些端口将进行转发，哪些端口将被阻断。

发送网桥ID：这是发送该BPDU的网桥信息，由网桥的优先级和网桥的MAC地址组成。

端口ID：由1字节的端口优先级和1字节的端口编号组成。

4、STP利用BPDU选择根网桥

　当交换机启动时，假定自己是根网桥，在向外发送的BPDU中根网桥ID字段填写自己的网桥ID

当收到其他交换机发出的BPDU后，比较网桥ID，选择较小的添加到根网桥ID中

 

5、STP收敛

交换机端口的STP状态

STP端口状态

6、生成树计时器

Hello时间：2S，根桥发送BPDU的间隔

转发延迟（Forward Delay）：15S，监听和学习的持续时间

最大老化时间（Max Age）：20S，保持阻塞的最大时间（没有收到BPDU）