STP生成树协议及链路聚合
一、STP概述
STP简介
通过在交换机之间传递一种特殊的协议报文，网桥协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit，简称BPDU），来确定网络的拓扑结构。BPDU有两种，配置BPDU（Configuration BPDU）和TCN BPDU。前者是用于计算无环的生成树的，后者则是用于在二层网络拓扑发生变化时产生用来缩短MAC表项的刷新时间的（由默认的300s缩短为15s）
- 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
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
二、工作原理
1.生成树算法
三步骤
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选择根网桥>>>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（取值范围：0~65535；缺省‘’默认‘’值：32768）
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选择根端口>>>到根网桥最低的路径成本，直接的网桥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。根网桥上的端口都不是根端口
链路带宽 路径成本 10 100 100 19 1000 4 10000 2 -
选择指定端口>>>根桥上的端口全是指定端口，在每一个网段上选择一个指定端口，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。（端口ID取值范围：0~255，缺省值：128）
BPDU桥协议数据单元，配置BPDU–用于生成树计算，使用组播发送BPDU，拓扑变更通告用于通告网络拓扑的变化。 BPDU报文字段：其中包含根网桥ID、根路径成本、发送网桥ID、端口ID和计时器等。
（在每个网段选择1个指定端口）
三台交换机的生成树协议选举
2.BPDU（桥协议数据单元）
使用组播发送BPDU
类型：配置BPDU；拓扑变更通告（TCN）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选择根网桥
- 当一台交换机第一次启动时，先假定自己是跟网桥，在BPDU报文中的跟网桥ID字段填入自己的网桥ID，并向外发送。
- 交换机比较接收的BPDU报文中的根网桥ID与自己的网桥ID的值哪个更小，如果接收到的BPDU中的根网桥ID值小于自己的网桥ID值，则用接收到的根网桥ID替换现有的根网桥ID，并向外转发。
- 收敛后，如果有一台网桥ID值更小的交换机加入进来，那么，它首先把自己当做一个跟网桥在网络中通告。
3.STP的收敛
交换机端口的STP状态
| 状态 | 用途 |
|---|---|
| 转发 | 发送/接收用户数据 |
| 学习 | 构建网桥表 |
| 侦听 | 构建“活动”拓扑 |
| 阻塞 | 只接受BPDU |
| 禁用 | 强制关闭 |
4.STP计时器
STP在交换机相互发送BPDU报文时，尽力形成一个无还路的拓扑。STP利用三种计时方法来确保一个网络正确的收敛。
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HELLO时间：网桥发送配置BPDU报文之间的时间间隔。在IEEE802.1q标准规定的默认访问时间为2秒。
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转发延迟：一个交换机端口在Listening（侦听）和Learning（学习）状态所花费的时间间隔，默认值各为15s。
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最大老化时间：交换机在丢弃BPDU报文之前存储它的最大时间。 从阻塞到侦听（20s） 从侦听到学习（15s）
从学习到转发（15s)
链路聚合
链路聚合，是将多个物理二层链路捆绑为一个逻辑二层链路的技术。 链路聚合解决什么问题：
- 增加链路带宽：多个小带宽链路汇聚为一个大带宽链路，一般采用负荷分担模式：符合分担是基于流来进行的，避免乱序。
- 增加链路的可靠性：通过冗余的多个链路，一条物理链路出问题，不影响整个逻辑链路。
