STP原理简介

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#网络 #算法 #华为 #tree #工作

传统的局域网交换机制不能忍受网络中环路的存在，我们以上图为例来说明这个问题。

如果Switch-1收到一个广播帧，下面的过程(1)～(6)会被反复执行：

(1)Switch-1向Port4转发广播帧；

(2)Switch-2通过Port 6收到广播帧：

(3)Switch-2向Port 8转发广播帧；

(4)Switch-3通过Port 14收到广播帧；

5)Switch-3向Port 20转发广播帧：

6)Switch-1通过Portll再次收到原来的广播帧，从(1)开始重复以上过程。结果就是网络会被这一帧及无穷的副本淹没,这种现象被称为广播风暴。Spanning Tree Protocl(STP)是802．1D网桥协议的一部分，标准的STP实现可以消除网络循环连接带来的网络广播风暴。STP的基本思想就是以网络中的交换机为节点生成一棵转发树，大家都知道树是没有环路的，这样所有的数据都只在这棵树所指示的路径上传输,这样就不会产生广播风暴了.

这棵树的根是一个称为根桥的交换机,根据设置不同,不同的交换机会被选为根桥,但任意时刻只能有一个根桥.由根桥开始,逐级形成一棵树,根桥定时发送配置报文,非根桥接收配置报文并转发,如果某台交换机能够从两个以上的端口接收到配置报文,则说明从该交换机到根有不止一条路径,便构成了循环回路,此时交换机根据端口的配置选出一个端口并把其他的端口阻塞,消除循环.当某个端口长时间不能接收到配置报文的时候,交换机认为端口的配置超时,网络拓扑可能已经改变,此时重新计算网络拓扑，重新生成一棵树.

需要注意的是,STP算法的开销非常大,如果在一个确信没有环路和错误存在的网络中完全没有必要启用STP算法.但是要注意在网络中设置环路并不一定是错误的举措,为了备份我们可能只能这么做,如果启用了STP,当某环路中正在使用的一条链路DOWN掉了,STP会自动启用另一条以前被阻塞掉的链路.

局域网在形成生成树时,有比较详细可靠的规则,在这里简单介绍一下相关概念和理论.如需要详细了解生成树原理请学习华为认证高级网络工程师HCSE交换培训教材.

本交换机的优先级(0-65535,数值越小优先级越高):网络中优先级最高的交换机将被选为根桥,优先级相等时,MAC地址最小的交换机是根桥.

握手时间间隔:根桥向外发送配置抱文的时间间隔(1~10,单位:秒);

最长有效时间:端口配置的有效时间(6~40,单位:秒),如果非根桥端口超过这个时间限度仍收不到配置保温，则非根桥认为端口超时;转发时间:端口状态转换时间(4-30,单位:秒),为了防止交换机在STP还没有能够生成一棵正确的转发树时,交换机就开始转发数据,所以STP定义这个时间,以保证端口在转发数据时能使用正确的转发树.端口的路径值(1-65535):决定帧在该端口上的传输代价，数值越大代价越高.

当计算机通过几个端口都能够连接到根桥的时候,交换机将决定保留哪个端口,并把其他端口阻塞,此时交换机计算从每个端口到达根桥所经过的所有连接的传输代价之和,得到的最小代价的端口将被保留,其他端口被阻塞;

端口优先级(0-255,数值越小优先级越高):当交换机通过几个端口都能够连接到根桥的时候,交换机将首先通过路径值决定保留哪一个端口,并把其他端口阻塞.如果各端口的根路径值相等,则比较各端口所连接的对端交换机端口的优先级,优先级最高的被保留,其余端口被阻塞.优先级相同时比较端口号,端口号小的端口被认为优先级较高.

Quidway S3026 STP的基本配置