stp生成树协议详解

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1、第一部分STP基础STP概述生成树协议（STP，Spanning-TreeProtocol）是一种2层协议，通过一种专用的算法来发现网络中的物理环路并产生一个逻辑的无环（loop-free）拓扑结构。  STP生成了一个无环的树形结构，包括可以在整个2层网络范围内扩展的叶和枝。 如上图这样一个高冗余度的网络，如果没有STP的存在，将会产生大量的广播环路，严重影响性能。生成树协议和其他协议一样，是随着网络的不断发展而不断更新换代的。在生成树协议发展过程中，老的缺陷不断被克服，新的特性不断被开发出来。l 广播环路当主机A发送一个目的地址为FF-FF-FF-

2、FF-FF-FF的广播帧时，该frame将传至CAT-1和CAT-2，当达到CAT-1的端口1/1时，CAT-1按照标准透明桥接算法将数据帧从除去入端口，将其泛洪到其他每个端口，包括CAT-1的1/2端口，从端口1/2发出的数据帧会到达下方以太网中的所有节点，包括CAT-2的端口1/2。同样CAT-2也做这样的处理，此后广播报文就会在CAT-1和CAT-2之间的链路成几何级数的增长。 广播环路比路由环路更危险，在以太网帧结构只包含两个MAC地址、一个类型字段和一个循环冗余校验(CRC)，并将网络层的包作为数据部分的内容，它没有像路由器那样，存在一个TT

3、L域，对于一个路由环路而言，一个报文跳过255条后，就会被丢弃。而广播路由环路的报文将永远不会被丢弃。同时反复广播，其报文数量呈几何级数增长。 *桥接表受损除了广播风暴外，单播帧也会引起网络瓶颈。当主机A此前已经拥有一条主机B的ARP条目，希望ping主机B，但主机B临时从网络移除，并且交换机上相应于B的桥接表项已经被删除。假定任何一个交换机都没有运行STP，则当帧到达CAT-11/1后，CAT-1找不到目的地址，则CAT-11/2产生泛洪，同时CAT-2收到后，将主机A的位置改变到一个错误的端口上。此后帧还沿反方向循环。在端口1/1和1/2之间反复改

4、变，导致CPU负载极大。 生成树算法算法（algorithm）就是一个公式或者解决特定问题的一组步骤。算法通常依赖于一组规则，有明确的开始和结束。l*网桥IDSTP的特征就是生成树算法。生成树算法是根据一组参数来进行判别。网桥ID(BID，BridgeID)是一个8字节的字段，包含一个数字有序对，如图，头2个字节的十进制数成为网桥优先级（BridgePriority），后6字节是MAC地址（16进制）。 网桥优先级是一个用来衡量网桥在生成树算法中优先权的十进制数，2的16次方，取值为0-65535。缺省值为32768。BID的MAC地址是交换机的MAC

5、地址之一。每个交换机都有一个MAC地址池，每个STP实例使用一个，作为按VLAN生成树实例（每个VLAN一棵）的BID。具体算法：BID的比较方式如下，假设（s,t）和（u,v）分别为两个BID，数对中的第一个值为优先级，第二个为MAC地址，则比较规则如下：If   s

6、链路开销是使用1000Mbit/s除以Mbit/s为单位的链路带宽。例如10BASE-T链路的开销为100，快速以太网和FDDI为10。随着Gbit/s以太网和其它高速技术的出现，反映了该定义的一些缺陷。 链路开销使用整数存储，为了解决高带宽网络按原有标准计算出现小数的问题(10Gbit/s 按原标准为0.1)。IEEE改变了原有的反比例模型，按如下2种方式定义新的链路开销。  1Gbit/s的CatOS系统使用短整型，10Gbit/s带宽以上的CatOS和新版的IOS使用长整形 *端口ID端口ID(PID,PortID),用来确定到根交换机的路径。由

7、16bit的子串决定，其中包括6bit的端口优先级和10bit的端口号。基于IOS交换机，两部分都是8位。 端口优先级是一个可配置的STP参数。在CatOS交换机上，端口优先级的十进制取值范围是0-63，默认为32。基于IOS的交换机上，端口优先级的十进制取值范围是0-255，默认值为128。具体算法：PortID的比较方式如下，假设（s,t）和(u,v)分别为两个PortID，数对中的第一个值为端口优先级，         第二个值为MAC地址，则比较规则如下 If   s

8、v)   then   (s,t)<(u,v) PID越小的端口优先级越高 案例：sw2#sh