STP（生成树）的概述和工作原理

STP（生成树）的概述和工作原理

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/J56793/article/details/140901370

STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）是一种在局域网（LAN）中防止环路的协议。它通过在逻辑上断开环路，防止广播风暴的产生，同时在链路故障时能够自动切换到备份线路，确保网络的稳定运行。

一、STP的简介

STP的主要功能包括：

• 逻辑上断开环路，防止广播风暴的产生
• 当线路故障时，阻塞接口被激活，恢复通信，起备份线路的作用

二、STP的概述

交换网络环路的产生会导致以下问题：

• 广播风暴的形成
• 多帧复制
• MAC地址表紊乱

三、STP的工作原理

STP的工作原理主要包括以下几个方面：

1. 生成树算法及验证
2. BPDU（桥协议数据单元）
3. STP的收敛

1. 生成树算法

生成树算法分为三个主要步骤：

• 选择根网桥（Root Bridge）
• 选择根端口（Root Ports）
• 选择指定端口（Designated Ports）

网桥ID（BID）

• 网桥ID是唯一的
• 选择交换网络中网桥ID最小的交换机成为根网桥

根网桥的选择

2. 根端口的选择依据

• 到根网桥最低的根路径成本
• 直连的网桥ID
• 最小端口ID

根路径成本

• 网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和

3. 指定端口的选择

• 根桥上的端口全是指定端口
• 在每个网段上，选择1个指定端口
• 非根桥上的指定端口选择顺序：
• 根路径成本较低
• 所在的交换机的网桥ID的值较小
• 端口ID的值较小

4. 最终形成逻辑结构无环拓扑

既不是根端口也不是指定端口的端口，STP将这个端口阻塞（block）。

四、BPDU（桥协议数据单元）

BPDU（Bridge Protocol Data Unit）是STP中用于交换信息的数据单元，使用组播发送。BPDU报文包含以下字段：

• 根网桥ID
• 根路径成本
• 发送网桥ID
• 端口ID

当交换机启动时，会假定自己是根网桥，在向外发送的BPDU中根网桥ID字段填写自己的网桥ID。

五、STP的收敛

STP的收敛过程涉及交换机端口的状态转换和计时器的设置。主要的计时器包括：

• Hello时间
• 转发延迟
• 最大老化时间

通过这些计时器的协同工作，STP能够快速检测网络拓扑变化并重新计算生成树，确保网络的稳定运行。