思科網(wǎng)絡(luò)工程師筆記：生成樹協(xié)議STP

STP定義

1.STP（生成樹協(xié)議）是一個二層鏈路管理協(xié)議。它的主要功能是在保證網(wǎng)絡(luò)中沒有回路的基礎(chǔ)上，允許在第二層鏈路中提供冗余路徑，以保證網(wǎng)絡(luò)可靠、穩(wěn)定地運行。

2.回路會造成數(shù)據(jù)在環(huán)路中無限循環(huán)，終端站點接收重復(fù)的信息，交換機在多個端口上得到同一個終端站點的MAC地址，產(chǎn)生廣播風(fēng)暴，影響整個網(wǎng)絡(luò)的正常運行。

3.IEEE802.1D是最早的STP標(biāo)準(zhǔn)，它提供了動態(tài)冗余切換機制，是目前最流行、應(yīng)用最廣泛的STP標(biāo)準(zhǔn)。STP運行在交換機和網(wǎng)橋設(shè)備上，通過計算建立一個穩(wěn)定的樹狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，來避免網(wǎng)絡(luò)中回路的產(chǎn)生。

STP的基本工作原理

1.STP通過在交換機之間傳遞網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元BPDU，并用生成樹算法STA，對其進行比較計算。

2.根據(jù)BPDU提供的參數(shù)和生成樹計算，STP首先選定一個根網(wǎng)橋，根網(wǎng)橋是整個生成樹拓撲結(jié)構(gòu)的核心。所有的數(shù)據(jù)實際上都要通過根網(wǎng)橋。

3.然后確定交換機冗余鏈路端口的工作狀態(tài)，讓一些端口進入阻塞工作模式，另一些端口進入轉(zhuǎn)發(fā)工作模式。其中被阻塞的端口仍然是一個激活的端口，但它只能接收和讀取BPDU，不能接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流。

4.用改變?nèi)哂喽丝诘墓ぷ鳡顟B(tài)來阻斷網(wǎng)絡(luò)中的部分冗余路徑，使其成為備份鏈路，以保證在任何兩個終端站點之間，只存在一條激活的路徑，避免了回路的產(chǎn)生。

5.STP還計算從根到二層網(wǎng)絡(luò)中所有交換機的最佳路徑，并建立一個無環(huán)路的樹狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

在網(wǎng)絡(luò)運行過程中，如果一個網(wǎng)段在生成樹中因故障而失效，多余的路徑又存在時，生成樹會重新計算生成樹拓撲，并強制將有故障的鏈路變?yōu)閭浞萱溌�，而把原備份鏈路重新激活。（重新設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)端口和阻塞端口）

STP：交換機和網(wǎng)橋的區(qū)別

在STP的處理過程中，交換機和網(wǎng)橋是有區(qū)別的，交換機需要對VLAN進行處理。

1.首先要指定一個根交換機，然后為每一個VLAN選擇一個根網(wǎng)橋，因為每個虛擬網(wǎng)都是一個獨立的廣播域。最后再確定冗余端口的工作模式，選擇備份鏈路和激活鏈路，生成無回路的拓撲結(jié)構(gòu)。

2.根的確定，樹狀結(jié)構(gòu)的生成，主要是依靠BPDU提供的信息。BPDU數(shù)據(jù)包有兩種類型，一種是包含配置信息的配置BPDU（不超過35B），另一種是包含拓撲變化信息的拓撲變化通知BPDU（不超過4B）。

3.在配置BPDU包中的BridgeID信息，是選取根網(wǎng)橋或根交換機的主要依據(jù)。BridgeID值最小的成為根網(wǎng)橋或根交換機。

4.BPDU每2秒定時發(fā)送一次，在網(wǎng)絡(luò)發(fā)送故障或拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時也會發(fā)送新的BPDU，以維護生成樹樹狀結(jié)構(gòu)。

5.在選擇根網(wǎng)橋時，如果優(yōu)先級值相同，那么就根據(jù)MAC地址的值決定根網(wǎng)橋，MAC地址的值最小的為根網(wǎng)橋。

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