STP(SpanningTreeProtocol,生成樹協(xié)議)

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1、STP(SpanningTreeProtocol,生成樹協(xié)議)l.STP的用途STP(SpanningTreeProtocol,生成樹協(xié)議)是根據(jù)IEEE協(xié)會(huì)制定的802.ID標(biāo)準(zhǔn)建立的，用于在局域網(wǎng)屮消除數(shù)據(jù)鏈路層物理環(huán)路的協(xié)議。運(yùn)行該協(xié)議的設(shè)備通過彼此交互報(bào)文發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)屮的環(huán)路，并有選擇的對(duì)某些端口進(jìn)行阻塞，最終將環(huán)路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)修剪成無環(huán)路的樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而防止報(bào)文在環(huán)路網(wǎng)絡(luò)小不斷增生和無限循環(huán)，避免主機(jī)由于重復(fù)接收相同的報(bào)文造成的報(bào)文處理能力下降的問題發(fā)生。STP包含了兩個(gè)含義，狹義的STP是指IEEE8

2、02.ID中定義的STP協(xié)議，廣義的STP是指包括IEEE802.ID定義的STP協(xié)議以及各種在它的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)的生成樹協(xié)議。2.STP的協(xié)議報(bào)文STP采用的協(xié)議報(bào)文是BPDU(BridgeProtocolDataUnit,橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元)，也稱為配置消息。STP通過在設(shè)備ZI'可傳遞BPDU來確定網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。BPDU中包含了足夠的信息來保證設(shè)備完成生成樹的計(jì)算過程。BPDU在STP協(xié)議中分為兩類:配置BPDU(ConfigurationBPDU)：用于進(jìn)行生成樹計(jì)算和維護(hù)牛成樹拓?fù)涞膱?bào)文。TCNBPD

3、U(TopologyChangeNotificationBPDU)：當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，用于通知相關(guān)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化的報(bào)文。3?STP的基本概念(1)根橋樹形的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，必須要有樹根，于是STP引入了根橋(RootBridge)的概念。根橋在全網(wǎng)屮只有一個(gè),而且根橋會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓淖?，因此根橋并不是固定的。網(wǎng)絡(luò)收斂后，根橋會(huì)按照一定的時(shí)間間隔產(chǎn)生并向外發(fā)送配置BPDU,其他的設(shè)備對(duì)該配置BPDU進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，從而保證拓?fù)涞姆€(wěn)定。(2)根端口所謂根端口，是指一個(gè)非根橋的設(shè)備上離根橋最近的端口。根端

4、口負(fù)責(zé)與根橋進(jìn)行通信。非根橋設(shè)備上有且只有一個(gè)根端口，根橋上沒有根端M。(3)指定橋與指定端口指定橋與指定端口的含義分類指定橋指定端口對(duì)于一臺(tái)設(shè)備而言與交換機(jī)直接相連并且負(fù)責(zé)向交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)BPDU報(bào)文的設(shè)各指定橋向本機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)BPDU報(bào)文的端口對(duì)于一個(gè)局域網(wǎng)而言負(fù)責(zé)向本網(wǎng)段轉(zhuǎn)發(fā)BPDU報(bào)文的設(shè)備指定橋向本網(wǎng)段轉(zhuǎn)發(fā)BPDU報(bào)文的端口(4)路徑開銷路徑開銷是STP協(xié)議用于選擇鏈路的參考值。STP協(xié)議通過計(jì)算路徑開銷，選擇較為“強(qiáng)壯”的鏈路,阻塞多余的鏈路，將網(wǎng)絡(luò)修剪成無環(huán)路的樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。4.STP的基本原理STP通過

5、在設(shè)備之間傳遞BPDU來確定網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。配置消息中包含了足夠的信息來保證設(shè)備完成生成樹的計(jì)算過程，其中包含的兒個(gè)重耍信息如門根橋ID：由根橋的優(yōu)先級(jí)和MAC地址組成；根路徑開銷：到根橋的最短路徑開銷；指逕橋ID：由指定橋的優(yōu)先級(jí)和MAC地址組成；指定端IIID：由指定端II的優(yōu)先級(jí)和端口名稱組成；配置消息在網(wǎng)絡(luò)中傳播的生存期：MessageAge；配置消息在交換機(jī)中能夠保存的最大生存期：MaxAge；配置消息發(fā)送的周期：HelloTime；端口狀態(tài)遷移的延吋：ForwardDelay□(1)STP算法實(shí)現(xiàn)

6、的具體過程初始狀態(tài)各臺(tái)設(shè)備在初始時(shí)會(huì)生成以口己為根橋的BPDU報(bào)文消息，根路徑開銷為0,指定橋ID為口身設(shè)備ID,指定端口為木端口。最優(yōu)配置消息的選擇各臺(tái)設(shè)備都向外發(fā)送自己的配置消息，同吋也會(huì)收到其他設(shè)備發(fā)送的配置消息。最優(yōu)配置消息的選擇過程如下：1、每個(gè)端口收到配直消息后的處理過程如下：當(dāng)端口收到的配置消息比木端口配置消息的優(yōu)先級(jí)低時(shí)，設(shè)備會(huì)將接收到的配置消息丟棄，對(duì)該端口的恥置消息不作任何處理。當(dāng)端口收到的配置消息比本端口配置消息的優(yōu)先級(jí)高吋，設(shè)備就用接收到的配置消息中的內(nèi)容替換該端口的配置消息中的內(nèi)容。

7、2、設(shè)備將所有端口的配置消息進(jìn)行比較，選出最優(yōu)的配置消息。配置消息的比較原則如下：根橋ID較小的配置消息優(yōu)先級(jí)高；若根橋ID相同，則比較根路徑開銷，比較方法為：用配置消息中的根路徑開銷加上木端口對(duì)應(yīng)的路徑開銷，假設(shè)兩者之和為S,則S較小的配置消息優(yōu)先級(jí)較高；若根路徑開銷也和同，則比較以下的配置消息優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)較高的為根橋：指定橋1D、指定端口ID、接收該配置消息的端口ID等，o根橋的選擇網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中所有的STP設(shè)備都認(rèn)為白己是“根橋”，根橋ID為H身的橋ID。通過交換配置消息，設(shè)備Z間比較根橋ID,

8、網(wǎng)絡(luò)中根橋ID最小的設(shè)備被選為根橋。根端口、指定端口的選擇根端口、指定端口的選擇過程如卜「°1、非根橋設(shè)備將接收最優(yōu)配置消息的那個(gè)端口定為根端口。2、設(shè)備根據(jù)根端口的配置消息和根端口的路徑開銷，為每個(gè)端口計(jì)算一個(gè)指定端口配置消息：根橋ID替換為根端口的配置消息的根橋ID；根路徑開銷替換為根端口配置消息的根路徑開銷加上根端口對(duì)應(yīng)的路徑開銷；指定橋ID替換為自身設(shè)備的ID；指定端口ID替換為白身端口ID