STP（生成树）的概述和工作原理

STP（生成树）的概述和工作原理

STP（生成树）的概述和工作原理

一、STP的简介

STP - Spanning Tree Protocol（生成树协议）

• 逻辑上断开环路，防止广播风暴的产生
• 当线路故障，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

• 广播风暴的形成
• 多帧复制
• MAC地址表紊乱

三、STP工作原理

• 生成树算法及验证
• BPDU（桥协议数据单元）
• STP的收敛

四、生成树的算法

1、生成树算法分为3个步骤

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

2、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

3、以此拓扑为例，介绍STP的计算过程

根据网桥ID选择根网桥

4、选择根端口的依据

• 到根网桥最低的根路径成本
• 直连的网桥ID
• 最小端口ID

5、根路径成本

网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和

6、带宽与路径成本的关系

7、端口ID

8、在非根网桥上，选择一个根端口（RP）

9、指定端口

• 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

10、在每个网段选择一个指定端口（DP）

既不是根端口也不是指定端口，STP将这个端口阻塞（block）

11、最终形成逻辑结构无环拓扑

12、三层交换机的生成树协议选举

五、BPDU桥协议数据单元

Bridge Protocol Data Unit -桥协议数据单元
使用组播发送BPDU

BPDU类型

• 配置BPDU
• 拓扑变更通告（TCN）BPDU

BPDU报文字段

根网桥ID、根路径成本、发送网桥ID、端口ID

STP利用BPDU选择根网

当交换机启动时，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

六、STP的收敛

交换机端口的STP状态

生成树计时器

STP的计时器

• Hello时间
• 转发延迟
• 最大老化时间