STP生成树协议

目录:

  一:STP概述

    1,什么是STP

    2,交换网络环路

  二:STP工作原理

    1,原理

    2,生成树算法步骤

    3,根网桥选择

    4,根端口选择

    5,指定端口选择

  三:BPDU(网桥协议数据单元) 

    1,BPDU概述

    2,STP利用BPDU选择根网桥

    3,STP的收敛

    4,STP计时器

 

 

一:STP(生成树协议)概述

 

1,什么是STP

   工作在OSI参考模型的第二层(数据链路层)的协议。用来逻辑上断开环路,防范广播风暴的形成。当线路故障时,阻塞接口被激活,恢复通信,起备份线路作用

 

2,交换网络环路

广播风暴形成

多帧复制

MAC地址表紊乱

 

如图。交换机接到未知MAC地址,会在每个接口广播泛宏。

结果就是局域网内产生大量的广播,形成广播风暴。

PC1的MAC地址出现在交换机LSW3的两个接口上,造成MAC地址表紊乱。

同时,交换机LSW2每次都接到两个同样的数据帧,也会把同样的数据帧发送两次给PC2,造成多帧复制。

这些会迅速消耗大量的带宽资源,很快就会造成局域网内主机无法通信

STP生成树协议

 

 

二:STP工作原理

1,原理

通过交换机之间传递一种特殊的协议报文BPDU(网桥协议数据单元)来确定网络拓扑。基本思想就是按照“树”的结构构造网络的拓扑结构。‘

 

2,生成树的算法步骤

   选择根网桥(Root Bridge)

   选择根端口  (Root Ports)

   选择指定端口  (Designated Ports)

 

3,根网桥选择

选择交换网络中网桥ID最小的交换机作为根网桥

 

网桥ID:网桥ID是唯一的。网桥优先级+网桥MAC地址。取值范围是0——65535 , 缺省值为32768

STP生成树协议

 

4,根端口选择

到根网桥最低的根路径成本(在非根网桥上)

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成本之和(带宽越高,路径成本越低)

STP生成树协议

 

端口ID:端口优先级+端口编号   取值范围为 0——255   缺省值Wie128

STP生成树协议

 

根端口

STP生成树协议

 

 

5,指定端口

根桥上的端口都是指定端口

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值较小

      端口的ID值较小

 

STP生成树协议

 

小结:

先根据网桥ID选择出根网桥,网桥ID值小的成为根网桥。根网桥上的端口都是指定端口

在非根网桥上选择出根端口,网桥到根网桥根路径成本最低的为根网桥端口

非根网桥指定端口,根据路径成本,网桥ID,端口ID选择,更小的成为指定端口

不是根端口,也不是指定端口的,将被堵塞。

 

三:BPDU(网桥协议数据单元)

1,BPDU概述

BPDU定义:

网桥用BPDU来相互通信,并用BPDU的相关机能来动态选择根桥和备份桥,消除桥回路

使用组播发送BPDU

 

BPDU类型:

配置BPDU

拓扑变更通告BPDU

 

BPDU报文字段:

根网桥ID,根路径成本, 发送网桥ID,端口ID

 

2,STP利用BPDU选择根网桥

当交换机启动时,假定自己是根网桥,向外发送BPDU,其中BPDU的根网桥ID字段填写自己的ID。最后对比,选出根桥

 

3,STP的收敛

交换机端口的STP状态

状态

用途

转发(Forwarding)

发送/接收用户数据

学习(Learning)

构建网桥表

倾听(Listening)

构建“活动“拓扑

阻塞(Blocking)

只接受BPDU

禁用(Disabled)

强制关闭

 

4,STP计时器

Hello 时间

转发延迟

最大老化寿命

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