生成树、拓扑图

本文详细介绍了生成树协议(STP)的工作原理及其在防止交换机冗余链路产生环路方面的作用。STP由拉迪亚·珀尔曼博士提出,确保以太网中无环路的逻辑拓扑,避免广播风暴。通过选举根网桥和计算最短路径,STP能够有效管理网络中的冗余链路。

生成树(Spanning Tree Protocol、STP )提出者:拉迪亚·珀尔曼博士。
是一种OSI网络模型中的第二层(数据链路层)的通信协议,基本应用是防止交换机冗余链路产生的环路。用于确保以太网中无环路的逻辑拓扑结构,从而避免了广播风暴、大量占用交换机的资源。
工作原理:
任意交换机中如果到达网桥有两条或者两条以上的链路。生成树协议都根据算法把其中一条切断,仅保留一条,从而保证任意交换机之间只有一条单一的活动链路。因为这种生成树的这种结构是以根交换机为树干的树形结构。故为生成树协议。
STP的工作过程:首先进行根网桥的选举,其依据是网桥优先级(bridge priority)和MAC地址组合生成的桥ID,桥ID最小的网桥将成为网络中的根桥(bridge root)。在此基础上,计算机每个节点到到根桥的距离,并由这些路径得到个荣有链路的代价,选择最小的成为通信路径(相应的端口状态变为forwarding),其他的就成为备份路径(相应的端口状态变为blocking)。STP生成过程中的通信任务由BPDU完成,这种数据包又分为包含设置色配置BPDU(其大小不超过335B)和包含拓扑变化信息的通知BPDU(其长度不超过4B)
拓扑图
在这里插入图片描述

提供的引用中未提及生成树协议拓扑图的生成方法。不过一般而言,生成生成树协议拓扑图可以借助以下常见方法: ### 使用专业网络拓扑绘图工具 - **Visio**:Microsoft Visio是一款功能强大的绘图软件,拥有丰富的网络设备图标库。用户可以从库中选择交换机、路由器等网络设备图标,按照实际网络连接情况进行拖拽摆放,然后使用连线工具连接各个设备,最后根据生成树协议的工作原理标注出根网桥、活动链路等信息。 - **亿图图示**:这是一款国产的综合绘图软件,具备大量的网络拓扑模板。用户可以选择合适的模板进行修改,添加或删除网络设备,调整设备间的连接关系,以生成所需的生成树协议拓扑图。 ### 利用网络模拟软件 - **Packet Tracer**:Cisco公司开发的一款网络模拟软件,可用于构建虚拟网络环境。在软件中搭建包含交换机的网络拓扑,配置生成树协议,软件会自动计算并显示生成树协议的运行结果,包括根网桥、阻塞端口等信息。用户可以通过截图功能获取生成树协议拓扑图。 - **GNS3**:一款开源的网络模拟软件,支持多种网络设备的模拟。用户可以在软件中创建网络拓扑,运行生成树协议,通过软件的可视化界面观察拓扑结构和协议运行状态,进而生成拓扑图。 ### 借助自动化工具 - **Nmap**:一款网络扫描工具,可用于发现网络中的设备和端口信息。结合相关脚本,能够自动生成网络拓扑图。运行Nmap扫描网络后,使用特定的脚本将扫描结果转换为拓扑图格式,以展示生成树协议下的网络拓扑。 ```python # 以下是一个简单示例,展示如何使用Python的`networkx`库和`matplotlib`库生成简单的网络拓扑图 import networkx as nx import matplotlib.pyplot as plt # 创建一个空的图 G = nx.Graph() # 添加节点 G.add_nodes_from([1, 2, 3, 4]) # 添加边 G.add_edges_from([(1, 2), (2, 3), (3, 4), (4, 1)]) # 绘制图 pos = nx.spring_layout(G) nx.draw(G, pos, with_labels=True, node_color='lightblue', node_size=500, font_size=12, font_weight='bold') # 显示图形 plt.show() ```
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