STP概述

交换网络环路的产生

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广播风暴的形成

多帧复制

MAC地址表紊乱

SW1、SW2、与SW3会将广播帧相互转发,这时网络就形成了一个环路,而交换机之间并不知道,这将导致广播帧在这个环路中永远循环下去。在实际网络环境中,情况要复杂得多,当广播帧经过交换机时,交换机以指数的形成生成广播帧(交换机从除收到该广播帧之外的所有端口转发广播帧)。这种广播帧会越来越多,最终形成广播风暴,导致网络瘫痪。

这种广播风暴只有在物理环路消失时才可能停止。

但是环状的物理线路能够为网络提供备份线路,增强网络的可靠性,这在网络设计中是必要的。因此,就需要一种解决办法,一方面能够保证网络的可靠性,另一方面能够防止广播风暴的产生。

STP协议就是用来解决这个问题的。STP协议不是断掉物理环路,而是在逻辑上断开环路,防止广播风暴的产生。

STP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,起备份路线的作用
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STP的工作原理

生成树算法及验证

BPDU(桥协议数据单元)

STP的收敛

生成树算法及验证

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)

网桥ID(BID)

网桥就是以前交换机的通用叫法

网桥ID是唯一的

选择交换网络中网桥ID最小的交换机为根网桥
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STP协议的计算过程

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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最小

根路径成本:网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和
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带宽与路径成本的关系

链路带宽(Mbps) 路径成本
10 100
16 62
45 39
100 19
155 14
622 6
1000 4
10000 2

选择指定端口

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
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三台交换机的生成树协议选举

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桥协议数据单元(BPDU)

BPDU

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、跟路径成本、发送网桥ID、端口ID

STP利用BPDU选择根网桥

当交换机启动时,假定自己是根网桥,再向外发送的BPDU中根网桥ID字段填写自己的网桥ID
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当接收到其他交换机发出的BPDU后,比较网桥ID ,选择较小的添加到根网桥ID中
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STP的收敛

交换机端口的STP状态

状态 用途
转发(Forwarding) 发送/接收用户数据
学习(Learning) 构建网桥表
侦听(Listening) 构建“活动”拓扑
阻塞(Blocking) 只接收BPDU
禁用(Disabled) 强制关闭

VLAN与STP的关系

通用生成树不考虑vlan,在经过STP计算,可能会有一条vlan链路被断开
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MSTP:多生成树协议---可为每个VLAN或者多个VLAN为一组,构造一个生成树,实现网络的负载分担(均衡)

MSTP配置命令及实例

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STP配置

[SW2]stp mode mstp 设置stp
[SW2]stp region-configuration 进入接口
[SW2-mst-region]region-name ww 命名
[SW2-mst-region]revision-level 1修订级别
[SW2-mst-region]instance 10 vlan 10 设置实例ip号
[SW2-mst-region]instance 20 vlan 20 设置实例ip号
[SW2-mst-region]active region-configuration 激活
[SW2-mst-region]q 返回上一级
[SW2]stp instance 20 root primary 设置根网桥
[SW2]stp instance 10 root secondary
[SW2] User interface con0 is available

[SW2]stp enable 启用

R1路由配置
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SW1/2/3交换机配置
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ping通结果
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