生成树(spanning tree protocol)

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1、生成树（SpanningTreeProtocol）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信息发现网络中的环路，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，避免设备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IEEE802.1D定义的STP协

2、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）：用来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，用来通知相关设备网络拓扑结构发生变化的报文。3

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，其它的设备对该配置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，请参见表1的说明。分类指定桥指定端口对于一台设备

4、而言与本机直接相连并且负责向本机转发配置消息的设备指定桥向本机转发配置消息的端口对于一个局域网而言负责向本网段转发配置消息的设备指定桥向本网段转发配置消息的端口表1指定桥与指定端口的含义指定桥与指定端口如图1所示，AP1、AP2、BP1、BP2、CP1、CP2分别表示设备DeviceA、DeviceB、DeviceC的端口。◆     DeviceA通过端口AP1向DeviceB转发配置消息，则DeviceB的指定桥就是DeviceA，指定端口就是DeviceA的端口AP1；◆     与局域网LAN相连的有两台设备：DeviceB和DeviceC，如果DeviceB负责向LAN

5、转发配置消息，则LAN的指定桥就是DeviceB，指定端口就是DeviceB的BP2。图1指定桥与指定端口示意图说明：根桥上的所有端口都是指定端口。(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；◆  

6、   指定桥ID：由指定桥的优先级和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；◆     配置消息在设备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。说明：为描述方便，在下面的描述及举例中仅考虑配置消息的其中四项内容：◆   根桥ID（以设备的优先级表示）；◆   根路径开销；◆   指定桥ID（以设备的优先级表示）；◆   指定端口ID（以端口名称表示）。 (1)       ST

7、P算法实现的具体过程◆     初始状态各台设备的各个端口在初始时会生成以自己为根桥的配置消息，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，同时也会收到其它设备发送的配置消息。最优配置消息的选择过程如表2所示。表2最优配置消息的选择过程步骤内容1每个端口收到配置消息后的处理过程如下：◆   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。