stp(spanning tree protocol,生成树协议)

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1、STP（SpanningTreeProtocol，生成树协议）1.STP的用途STP（SpanningTreeProtocol，生成树协议）是根据IEEE协会制定的802.1D标准建立的，用于在局域网中消除数据链路层物理环路的协议。运行该协议的设备通过彼此交互报文发现网络中的环路，并有选择的对某些端口进行阻塞，最终将环路网络结构修剪成无环路的树型网络结构，从而防止报文在环路网络中不断增生和无限循环，避免主机由于重复接收相同的报文造成的报文处理能力下降的问题发生。STP包含了两个含义，狭义的STP是指IEEE802.1D中定义的STP协议，广义的STP是指包括IEE

2、E802.1D定义的STP协议以及各种在它的基础上经过改进的生成树协议。2.STP的协议报文STP采用的协议报文是BPDU（BridgeProtocolDataUnit，桥协议数据单元），也称为配置消息。STP通过在设备之间传递BPDU来确定网络的拓扑结构。BPDU中包含了足够的信息来保证设备完成生成树的计算过程。BPDU在STP协议中分为两类：配置BPDU（ConfigurationBPDU）：用于进行生成树计算和维护生成树拓扑的报文。TCNBPDU（TopologyChangeNotificationBPDU）：当拓扑结构发生变化时，用于通知相关设备网络拓扑结

3、构发生变化的报文。3.STP的基本概念(1)根桥树形的网络结构，必须要有树根，于是STP引入了根桥（RootBridge）的概念。根桥在全网中只有一个，而且根桥会根据网络拓扑的变化而改变，因此根桥并不是固定的。网络收敛后，根桥会按照一定的时间间隔产生并向外发送配置BPDU，其他的设备对该配置BPDU进行转发，从而保证拓扑的稳定。(2)根端口所谓根端口，是指一个非根桥的设备上离根桥最近的端口。根端口负责与根桥进行通信。非根桥设备上有且只有一个根端口，根桥上没有根端口。(3)指定桥与指定端口指定桥与指定端口的含义分类指定桥指定端口对于一台设备而言与交换机直接相连并且负

4、责向交换机转发BPDU报文的设备指定桥向本机转发BPDU报文的端口对于一个局域网而言负责向本网段转发BPDU报文的设备指定桥向本网段转发BPDU报文的端口(4)路径开销路径开销是STP协议用于选择链路的参考值。STP协议通过计算路径开销，选择较为“强壮”的链路，阻塞多余的链路，将网络修剪成无环路的树型网络结构。4.STP的基本原理STP通过在设备之间传递BPDU来确定网络的拓扑结构。配置消息中包含了足够的信息来保证设备完成生成树的计算过程，其中包含的几个重要信息如下：根桥ID：由根桥的优先级和MAC地址组成；根路径开销：到根桥的最短路径开销；指定桥ID：由指定桥的

5、优先级和MAC地址组成；指定端口ID：由指定端口的优先级和端口名称组成；配置消息在网络中传播的生存期：MessageAge；配置消息在交换机中能够保存的最大生存期：MaxAge；配置消息发送的周期：HelloTime；端口状态迁移的延时：ForwardDelay。(1)STP算法实现的具体过程初始状态各台设备在初始时会生成以自己为根桥的BPDU报文消息，根路径开销为0，指定桥ID为自身设备ID，指定端口为本端口。最优配置消息的选择各台设备都向外发送自己的配置消息，同时也会收到其他设备发送的配置消息。最优配置消息的选择过程如下：1、每个端口收到配置消息后的处理过程如

6、下：当端口收到的配置消息比本端口配置消息的优先级低时，设备会将接收到的配置消息丢弃，对该端口的配置消息不作任何处理。当端口收到的配置消息比本端口配置消息的优先级高时，设备就用接收到的配置消息中的内容替换该端口的配置消息中的内容。2、设备将所有端口的配置消息进行比较，选出最优的配置消息。配置消息的比较原则如下：根桥ID较小的配置消息优先级高；若根桥ID相同，则比较根路径开销，比较方法为：用配置消息中的根路径开销加上本端口对应的路径开销，假设两者之和为S，则S较小的配置消息优先级较高；若根路径开销也相同，则比较以下的配置消息优先级，优先级较高的为根桥：指定桥ID、指定

7、端口ID、接收该配置消息的端口ID等，。根桥的选择网络初始化时，网络中所有的STP设备都认为自己是“根桥”，根桥ID为自身的桥ID。通过交换配置消息，设备之间比较根桥ID，网络中根桥ID最小的设备被选为根桥。根端口、指定端口的选择根端口、指定端口的选择过程如下。1、非根桥设备将接收最优配置消息的那个端口定为根端口。2、设备根据根端口的配置消息和根端口的路径开销，为每个端口计算一个指定端口配置消息：根桥ID替换为根端口的配置消息的根桥ID；根路径开销替换为根端口配置消息的根路径开销加上根端口对应的路径开销；指定桥ID替换为自身设备的ID；指定端口ID替换为自身端口I

8、D。3、设