新华三H3CNE网络工程师认证—生成树协议

新华三H3CNE网络工程师认证本节讲解生成树协议，关于生成树协议，提到生成树协议，这个时候不得不提到另外一个概念叫二层环路。二层环路导致的原因是交换机的转发机制导致的，本博客将分析这个机制导致这个问题的原因。

一、二层环路

随着规模的不断扩大，越来越多的交换机被用来实现主机之间的互联。如图，接入交换机单链路上联，则存在单链路故障，也就是如果这跟根上联链路发生故障，减缓及下联用户就断网了。另一个问题的单点故障，也就是交换机如果宕机，交换机下联用户也就断网了。这类问题，交换机在互联时一般都会使用冗余链路来实现备份。冗余链路虽然增强了网络的可靠性，但是也会产生环路，而环路会带来一系列的问题，继而导致通信质量下降和通信业务中断等问题。

二、STP的作用

STP通过阻塞端口来消除环路，并能够实现链路备份的目的。
在以太网中，二层网络的环路会带来广播风暴，MAC地址表震荡，重复数据帧等问题，为解决交换机网络中的环路问题，提出了STP协议。

1、消除环路

通过阻断冗余链路来消除网络中可能存在的环路

2、链路备份

当活动路径发生故障时，激活备份链路，及时恢复网络连通性。

三、STP的运行原理

1、构建生成树

• 选举根桥:：STP首先选举一个根桥，这是网络中优先级最局的交换机。根桥是生成树的顶点，所有其他交换机都以此为基准计算最短路径。
• 计算最短路径：非根桥交换机计算到根桥的最短路径，并选择一根到根桥的“最佳”链路作为其根端口。

2、确定端口状态

• 转发状态：端口进入转发状态，开始转发数据帧。
• 阻塞状态：为防止环路，某些端口会被置于阻塞状态，不转发数据帧。

3、端口快速转换

• 准备状态：端口从阻塞状态进入准备状态，开始传输BPDU(桥协议数据单元)，但不转发数据帧。
• 向前状态：端口进入向前状态，开始转发数据帧，并传输BPDU。

四、总结

生成树协议（STP）是网络中不可或缺的技术，它通过防止环路的形成，确保了网络的稳定性和可靠性。STP的工作原理涉及构建生成树、确定端口状态和快速转换端口等关键步骤。通过深入了解STP的工作原理，你将能够更好地理解其在网络中的重要性，并为你设计和实施高效、稳定的网络环境提供参考。随着网络技术的不断发展，STP将继续发挥其重要作用，帮助网络管理员应对各种挑战。