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STP协议简介

作者:中智国华发布时间:2021年06月24日

STP协议是什么

生成树协议STP(Spanning Tree Protocol)是一种由交换机运行的、用来解决交换网络中环路问题的数据链路层协议。

一、环路问题

1、广播风暴

3台交换机SWA、SWB、SWC以下图的方式连接在一起,假设主机A想要给主机B发送数据,首先会发送一个ARP请求来获取主机B的MAC地址。但是由于ARP的Request包属于一个广播帧,当SWB接收到主机A发送来的广播帧时,会将该广播帧发送给所有的端口;SWA收到SWB发来的广播帧时,同样也会发送给所有端口;以此类推。这时,在SWA、SWB、SWC中就会循环往复地收发广播帧,耗费交换机资源,导致业务瘫痪。

2、MAC地址震荡

环路除了会带来广播风暴的问题,还会带来MAC地址表的震荡。当SWB第一次收到主机A发送过来的广播帧时,源MAC地址为:00-05-06-07-08-AA,源端口为G0/0/3。由于广播帧在三台交换机中循环往复的收发,当SWC将广播帧发给SWB时,SWB收到的广播帧的MAC地址依旧没变,即:00-05-06-07-08-AA。但是此时的源端口却变成了SWC的G0/0/2端口。这就是MAC地址震荡。

二、STP基本原理

1、STP协议的基本原理:在一个具有物理环路的交换网络中,交换机通过运行STP协议,自动生成一个没有环路的工作拓扑。该无环工作拓扑也成为STP树,当网络拓扑发生变化时,STP树也会自动地发生相应的改变。简言之,有环的物理拓扑提高了网络连接的可靠性,而无环的工作拓扑避免了广播风暴、MAC地址表震荡。这就是STP的精髓。

2、基本术语:桥、桥的MAC地址、桥ID、端口ID

桥(Bridge):早期的交换机一般只有两个转发端口,所以那时的交换机常常被称为“网桥”,或简称成“桥”。后来“桥”这个术语一直沿用至今,但并不是指只有两个转发端口的交换机了,而是泛指具有任意多端口的交换机。目前“桥”和“交换机”这两个术语是可以混用的。

桥的MAC地址(Bridge MAC Address):我们知道一个桥有多个转发端口,每个端口有一个MAC地址。通常,我们把端口编号最小的那个端口的MAC地址作为整个桥的MAC地址。

桥ID(Bridge Identifier,BID):一个桥(交换机)的桥ID由两部分组成,即:桥优先级 + 桥的MAC地址;其中桥优先级的值可以人为设定,默认值为0x8000(相当于十进制的32768)。取值范围是0~65535。

端口ID(Port Identifier,PID):一个桥(交换机)的某个端口的端口ID由两部分组成,即:端口优先级 + 端口编号;端口优先级的值是可以人为设定的。不同厂商的设备对于两部分所占用的字节数可能有所不同。


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