2016-5-8课堂笔记之生成树基础

1. STP背景

STP是一个用于局域网中消除环路的协议。运行该协议的设备通过彼此交互信息而发现网络中的环路，并适当对某些端口进行阻塞以消除环路。由于局域网规模的不断增长，生成树协议已经成为了当前最重要的局域网协议之一。 2. 没有STP会引发的问题

以上图为例子会出现以下三种问题 ① 广播风暴

② 主机收到重复的数据帧 ③ MAC地址表不稳定 3. STP基本概念

一个根桥

树形的网络结构必须有树根，于是STP引入了根桥（Root Bridge）概念。

对于一个STP网络，根桥在全网中只有一个，它是整个网络的逻辑中心，但不一定是物理中心。根桥会根据网络拓扑的变化而动态变化。

网络收敛后，根桥会按照一定的时间间隔产生并向外发送配置BPDU，其他设备仅对该报文进行处理，传达拓扑变化记录，从而保证拓扑的稳定。 两种度量

生成树的生成计算有两大基本度量依据：ID和路径开销。 ID

ID又分为：BID（Bridge ID）和PID（Port ID）。 BID：桥ID

IEEE 802.1D标准中规定BID是由16位的桥优先级（Bridge Priority）与桥MAC地址构成。BID桥优先级占据高16位，其余的低48位是MAC地址。 在STP网络中，桥ID最小的设备会被选举为根桥。 PID：端口ID

PID由两部分构成的，高4位是端口优先级，低12位是端口号。 PID只在某些情况下对选择指定端口有作用。

路径开销

路径开销（Path Cost）是一个端口变量，是STP协议用于选择链路的参考值。STP协议通过计算路径开销，选择较为“强壮”的链路，阻塞多余的链路，将网络修剪成无环路的树形网络结构。

在一个STP网络中，某端口到根桥累计的路径开销就是所经过的各个桥上的各端口的路径开销累加而成，这个值叫做根路径开销

三要素选举

从环形网络拓扑结构到树形结构，总体来说有三个要素：根桥、根端口和指定端口。

根桥RB（Root Bridge）

根桥就是网桥ID最小的桥，通过交互配置BPDU协议报文选出最小的BID。 根端口RP（Root Port）

所谓根端口就是去往根桥路径开销最小的端口，根端口负责向根桥方向转发数据，这个端口的选择标准是依据根路径开销判定。在一台设备上所有使能STP的端口中，根路径开销最小者，就是根端口。很显然，在一个运行STP协议的设备上根端口有且只有一个，根桥上没有根端口。

指定端口DP（Designated Port）

S1通过端口AP1向S2转发配置消息，则S2的指定桥就是S1，指定端口就是S1的端口AP1。

与局域网LAN相连的有两台设备：S2和S3，如果S2负责向LAN转发配置消息，则LAN的指定桥就是S2，指定端口就是S2的BP2。

一旦根桥、根端口、指定端口选举成功，则整个树形拓扑建立完毕。在拓扑稳定后，只有根端口和指定端口转发流量，其他的非根非指定端口都处于阻塞（Blocking）状态，它们只接收STP协议报文而不转发用户流量。

四个比较原则

STP选举有四个比较原则，构成消息优先级向量：{ 根桥ID，累计根路径开销，发送设备BID，发送端口PID }。

五种端口状态

端口状态迁移表

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