STP（生成树协议）详解：原理与选举过程

STP（生成树协议）详解：原理与选举过程

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/2401_86336757/article/details/144370633

STP（生成树协议）是一种用于解决网络中冗余链路问题的协议。它通过将物理上的环形网络结构修剪成逻辑上的树形结构，有效避免了广播风暴、多帧复制和MAC地址表震荡等问题。本文将详细介绍STP的工作原理及其核心概念。

STP（生成树协议）概述

STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）是一个将物理上存在环路的网络，通过一种算法在逻辑上阻塞一些端口，将其修剪成一个逻辑上无环的树形结构的协议。

冗余链路及其问题

在大型网络架构中，对网络的冗余性要求较高。但当设置了链路冗余后，容易引发以下问题：

1. 广播风暴：大量数据包被转发传送到本地网段上的每个节点，导致通信链路拥塞。
2. 多帧复制：单播的数据帧被多次复制传送到接收端，可能是由网络设备故障、链路问题或传输错误等因素引起的。
3. MAC地址表紊乱：在网络交换设备中，MAC地址表中的端口映射关系频繁地改变，导致交换机无法正常转发数据。

根网桥

根网桥是STP协议中的核心节点，通过比较优先级和MAC地址选举产生。它是流量转发的中心，能有效避免环形架构造成的环路。可以通过display stp命令查询根网桥的优先级和MAC地址。

选举依据

STP运行STA（Spanning Tree Algorithm，生成树算法），主要通过ID和路径成本来区分网桥和端口的角色。

• 网桥ID（BID）：由2字节的网桥优先级和6字节的MAC地址组成，网桥优先级的取值范围为0-65535，默认值是32768。
• 端口ID（PID）：由1字节的端口优先级和1字节的端口编号组成，端口优先级的取值范围是0-255，默认值是128。

选举步骤

1. 选举根网桥：

• 选举依据是网桥ID最小的交换机。
• 先比较优先级，优先级小的被选举为根网桥；如果优先级相同，则MAC地址小的被选举为根网桥。

2. 选举根端口：

• 根端口只存在于非根网桥上。
• 选举依据依次是根路径成本、对端交换机的BID和对端端口的PID。

3. 选举指定端口：

• 指定端口用于在STP完成收敛后，向下游交换机或下游网络转发配置消息。
• 选举依据依次是根路径成本、所在交换机的BID和端口ID。