生成树协议STP

STP（生成树协议）在计算机网络中起着至关重要的作用，主要体现在以下几个方面：

1. 防止环路和广播风暴：STP的主要目标是防止在网桥网络中的冗余链路形成环路工作，从而避免广播风暴的发生。它通过在交换机之间传递特殊的协议报文（BPDU）来确定网络的拓扑结构，并选择性地阻塞某些端口，以确保网络中的数据包不会循环转发，从而避免了网络拥塞和数据丢失。
2. 提供路径冗余：虽然STP的主要目标是防止环路，但它同时也为网络提供了路径冗余。在网络出现故障时，STP可以激活之前被阻塞的备用路径，从而恢复通信，起到了备份线路的作用。
3. 形成最佳树型拓扑：STP通过建立一棵生成树（Spanning Tree），选择其中一条路径作为主路径，其余路径作为备用路径，从而确保网络中的数据包能够高效、有序地传输。这种树型拓扑结构使得网络更加稳定、可靠。
4. 快速收敛：当网络拓扑发生变化时，STP能够快速地重新计算生成树，并通知网络中的所有设备更新其MAC表项。这种快速收敛的能力确保了网络在发生故障时能够迅速恢复通信。

具体来说，STP的工作原理如下：

• 交换机之间通过交换网桥协议数据单元（BPDU）来传递STP信息。BPDU有两种类型：配置BPDU（Configuration BPDU）和TCN BPDU。配置BPDU用于计算无环的生成树，而TCN BPDU则用于在二层网络拓扑发生变化时缩短MAC表项的刷新时间。
• STP按照树的结构来构造网络拓扑，消除网络中的环路。树的根是一个称为根桥的桥设备，由交换机或网桥的BID（Bridge ID）确定。BID最小的设备成为二层网络中的根桥。
• 根桥定时发送配置BPDU，非根桥接收配置BPDU，并刷新最佳BPDU并转发。如果接收到的BPDU更优，将会重新计算生成树拓扑。
• 当非根桥在一段时间内没有接收到最佳BPDU时，该端口将进入监听状态，并产生TCN BPDU。根桥在其后发送的配置BPDU中将携带标记表明拓扑已发生变化，网络中的所有设备接收到后将MAC表项的刷新时间从默认的300秒缩短为15秒。整个收敛的时间为50秒左右。