STP – 生成树协议说明

为什么需要STP？

以下是生成树协议很重要的一些情况：

• 通过引入冗余，网络的可靠性（容错能力）成倍增加。
• 当需要将流量发送到尚不清楚的目的地时，交换机会将流量从所有端口泛洪出去。
• 广播和多播流量被转发到除流量到达的端口之外的每个端口。
• 生成树协议用于从具有环路的物理拓扑创建无环路的逻辑拓扑。

STP 如何工作？示例

生成树使用一种算法来搜索网络中的冗余链路 局域网 并选择最佳路径。它主要用于将所有链接置于转发或阻止状态。

经过此过程后，所有没有冗余链路的链路都可能处于转发状态。不如所选链路好的冗余链路将被阻塞。生成树从不使用多条链路到达同一目的地。生成树没有负载共享功能。

STP 的类型

以下是不同类型的生成树协议：

标准版	描述	缩写
IEEE 802D。	环路预防 如果有任何变化，树的自动重新配置 收敛速度慢（最高 50 bps）	STP
IEEE 802w	快速生成树协议 改进的 STP，收敛速度更快 向后兼容 STP	RSTP
IEEE 802Q	虚拟局域网 为所有 VLAN 定义 1 棵公共生成树	CST
Cisco 所有权	每 VLAN 生成树 每个 VLAN 1 个 STP 实例 PVST+ 是 PVST 的改进版本	PVRST+ 或 R-PVST+
Cisco 所有权	每 VLAN 快速生成树	PVRST+ 或 R-PVST+
IEEE 802.1s	多生成树协议 VLAN 的多个实例映射到 1 STP。	MSTP或MSTP

生成树的标准

生成树环路的三个标准有助于确定接口处于转发状态：

• 根桥上的所有接口都应处于转发状态。
• 对于非根桥的其他桥，最靠近根桥的端口将处于转发状态。
• 距根桥管理距离最短的桥称为指定桥。

STP协议的阶段

生成树端口状态的四个阶段是：

阻塞状态

阻塞状态是非指定端口，它从不参与帧转发。其时间限制为 20 秒或无限制。启用 STP 时，接口始终进入阻塞状态。

聆听状态

监听状态是第一个状态。它是阻塞状态之后进入的一个接口。该接口可帮助您确定 应该参与帧转发的接口。

监听状态执行以下功能：

• 丢弃端口上收到的帧
• 不学习地址
• 接收 BPDU

学习状态

学习状态有助于为参与帧转发做好准备。该界面允许我们从监听状态进入学习状态。

学习状态执行以下功能：

• 丢弃端口上收到的帧
• 接收 BPDU
• 学习地址

转发状态

转发状态的接口接收转发帧。此接口从学习状态进入转发状态，并执行以下功能：

• 接收并转发端口上接收到的帧
• 学习地址
• 接收 BPDU

禁用状态

此状态不参与生成树环路，因为端口被管理性地禁用，并且其时间也是无限制的。

禁用的接口执行以下功能：

• 丢弃端口上收到的帧
• 不学习地址
• 未收到 BPDU

生成树协议中使用的重要术语

以下是一些重要的术语

桥

网桥是 VTP 的重要组成部分，它连接两个或多个 LAN 段。

根桥 (RB)

它是为所有段提供互连点的桥。LAN 中的所有桥都有一条通向根的路径。STP 允许您自动选择根桥。但是，如果 STP 网络管理员愿意，他或她可以根据网络更改 RB。

无根桥 (NRB)

任何非根桥都称为“中午根桥”。

根端口（RP）

根端口是通向根桥的端口。

指定端口 (DP)：

每个 LAN 段都有 1 个指定端口。每个网桥还会接收来自 DP 的帧，并通过其 RP 将其转发至根网桥。

端口号：

端口 ID 可帮助您确定根端口。它由可配置的 1 字节优先级值和每个网桥的唯一端口号组成。

路径成本 (PC)：

路径成本（也称为 PC）有助于确定与转发速度相关的最佳拓扑。STP 使用路径成本的概念。

指定港口

指定端口是禁用的端口，由网络管理员阻止。此端口无法向另一台交换机发送数据包。它也不是 MAC 表上已填充的 MAC 地址。

非指定端口

非指定端口是被阻塞的交换机端口。它也称为阻塞端口，有时也称为备用端口。它无法将数据包转发到下一个交换机。它也不会填充 MAC地址 在 MAC 表中。

RSTP：

快速生成树协议 (RSTP) 是一种确保以太网网络无环路拓扑的网络协议。

桥接协议数据单元 (BPDU)

生成树协议要求 STP 网络设备交换消息，以帮助形成无环路逻辑拓扑。这些消息称为 BPDUS（桥接协议数据单元）。每个网络设备都会发送 BPDU，这有助于交换拓扑信息。

BPDUS 帮助交换机做到以下几点：

• 选择一台交换机作为生成树的根
• BPDUS 还帮助计算从其自身到根交换机的最短路径，该根交换机被指定为每个 LAN 段中距离根最近的交换机之一。
• 选择其中一个端口作为根端口（如果它不是交换机）
• 接收属于生成树算法一部分的端口，称为指定端口。
• 阻止非指定端口。

配置BPDU

是网络拓扑中根设备的唯一桥ID，作为发送桥的桥ID，发送端口的标识符。

拓扑更改通知 (TCN) BPDU

选出一个网络设备作为根桥，需要根据路径开销计算每个网络设备到根桥的最短距离。

为每个 LAN 段选择一个指定网桥。这也是最靠近根网桥的网络设备，因此应将其转发到根。这是提供从网桥到任何根网桥的最佳路径的端口。

STP 和 RSTP 之间的区别

STP	RSTP
在 STP 中，网桥仅在其 RP（根协议）上从 RB（根网桥）审查时才发送 BPDU。	RSTP 允许交换机在每个 hello time 中发送 BPDU。
STP 包括两种端口类型：根端口和指定端口	RSTP 方法包括附加端口、备用端口和备份端口。

结语

STP 协议被定义为一种链路管理协议，旨在支持冗余链路，以停止 STP 网络中的交换环路。

州	描述	处理 BPDU	了解 MAC
英迪	端口的初始化。	没有	没有
残疾人	不参与STP标准运营的行政状态。	没有	没有
闭塞	该端口不转发以太网帧。	是（仅接收和处理 BPDUS）	没有
听力	在此 STP 状态下进行无环路拓扑计算。端口被分配其角色。	是（发送和接收 BPDUS）	没有
超越课堂	它是延迟以太网帧转发的附加状态，可帮助您避免网络泛滥。	是	是（热门MAC地址表）
转发	转发以太网帧的正常运行。	是	是