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时间:2020-09-15
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1、STP生成树协议原理及配置—从入门到精通生成树协议(Spanning-TreeProtocol,以下简称STP)是一个用于在局域网中消除环路的协议。运行该协议的交换机通过彼此交互信息而发现网络中的环路,并适当对某些端口进行阻塞以消除环路。由于局域网规模的不断增长,STP已经成为了当前最重要的局域网协议之一。STP的算法 STP将一个环形网络生成无环拓朴的步骤: 选择根网桥(RootBridge) 选择根端口(RootPorts) 选择指定端口(DesignatedPorts)选择根网桥的依据 网桥ID(BID) 网桥ID是唯一的,交
2、换机之间选择BID值最小的交换机作为网络中的根网桥STP选择根网桥举例 根据网桥ID选择根网桥选择根端口的依据 在非根网桥上选择一个到根网桥最近的端口作为根端口 选择根端口的依据是: 根路径成本最低 直连(上游)的网桥ID最小 端口(上游)ID最小根路径成本 根路径成本(开销)-是网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和,默认10M/100M自适应的路径开销为STP选择根端口举例 在非根桥上,选择一个根端口(RP) 选择指定端口的依据 在每个网段上,选择1个指定端口 根桥上的端口全是指定端口 非根桥上的指定端口: 根路径
3、成本最低 端口所在的网桥的ID值较小 端口ID值较小STP选择指定端口举例 在每个网段选择1个指定端口(DP) STP计算结果 经过STP计算,最终的逻辑结构为无环拓朴 STP举例 经过STP计算后的逻辑拓朴 BPDU(桥协议数据单元) 交换机之间使用BPDU来交换STP信息 BPDU BridgeProtocolDataUnit-桥协议数据单元 使用组播发送BPDU,组播地址为: 01-80-c2-00-00-00 BPDU分为2种类型: 配置BPDU-用于生成树计算 拓朴变更通告(TCN)BPDU-用于通告网
4、络拓朴的变化BPDU包含的关键字段STP使用BPDU选择根网桥2-1 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 STP使用BPDU选择根网桥2-2 当接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 STP使用BPDU计算根路径成本2-1 根网桥发送根路径成本为0的BPDUSTP使用BPDU计算根路径成本2-2 其他交换机接收到根网桥的BPDU后,在根路径成本上添加接收接口的路径成本,然后转发 生成树端口的状态 生成树计时器 STP状态机 在STP选
5、举过程中,端口是不能转发用户数据的。端口一开始处于阻塞状态,这个状态只能接收BPDU; 一个接口20秒没收到BPDU,也就是到了最大时间,端口会进入侦听状态,这时接口可以接收BPDU,并开始发送BPDU; 发送15秒的BPDU,接口将会为转发用户数据做准备,也开始学习MAC地址,这个状态叫学习状态; 再经过15秒的学习后,端口进入转发状态,转发状态是一个正常的接口。spanning-tree设置STP(Spanning-TreeProtocol) 在上图所示的网络环境中,当交换机之间连有多条链路时,将存在一定的问题,如SW1的MAC地址
6、表中会显示接口F0/1与主机A相对应,而当数据发往SW2后,SW2的MAC地址表则记录接口F0/23与主机A相对应,当SW2再次将流量从接口F0/24发回SW1时,SW1的MAC地址表又会记录接口F0/24与主机A相对应。 因此可以看出,当交换机之间存在多条活动链路时,交换机将从不正常的接口上学习到MAC地址,导致MAC地址表的不正确与不稳定,并且还会导致重复的数据包在网络中传递,引起广播风暴,使网络不稳定。 为了防止交换机之间由于多条活动链路而导致的网络故障,必须将多余的链路置于非活动状态,即不转发用户数据包,而只留下单条链路作为网络通信,当
7、唯一的活动链路不能工作时,再启用非活动链路,从而达到网络的冗余性。要实现此功能,需要依靠生成树协议(STP)来完成,STP将交换网络中任何两个点之间的多余链路置于Blocking(关闭)状态,而只留一条活动链路,当使用中的活动链路失效时,立即启用被Block的链路,以此来提供网络的冗余效果。 STP并非思科私有协议,STP为IEEE标准协议,并且有多个协议版本,版本与协议号的对应关系如下: CommonSpanningTree(CST) = IEEE802.1DRapidSpanningTreeProtocol(RSTP) = IEEE 802
8、.1wPer-VLANSpanning-Treeplus(PVST+) = Per-VLANEEE802.1DRapidPVST+ = Per-V
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