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1、KK 分类信息 WWW.TX009.COMSTPSTP（生成树协议）的详解（生成树协议）的详解生成树协议在企业的网络中用到的是非常多的，所以在这我们说下生成树协议在企业的网络中用到的是非常多的，所以在这我们说下 生成树协议。生成树协议。一下主要是其简介，具体的分类功能我们以后再说，也可以给我留一下主要是其简介，具体的分类功能我们以后再说，也可以给我留 言。言。STPSTP 相关资料相关资料网桥是如何出现的网桥是如何出现的网桥出现之前，广泛应用的是集线器（多端口的转发器）网桥出现之前，广泛应用的是集线器（多端口的转发器） ，并采用，并采用 CSMA/CDCSMA/CD 机制。机制。CSMA/CD
2、CSMA/CD 是一种分布式介质访问控制协议，网络中的各个是一种分布式介质访问控制协议，网络中的各个 节点都能独立地决定数据帧的发送与接收。每个节点在发送数据帧之前，节点都能独立地决定数据帧的发送与接收。每个节点在发送数据帧之前，首先要进行载波监听，只有介质空闲时，才允许发送帧。这时，如果两首先要进行载波监听，只有介质空闲时，才允许发送帧。这时，如果两 个以上的节点同时监听到介质空闲并发送帧，则会产生冲突现象，这使个以上的节点同时监听到介质空闲并发送帧，则会产生冲突现象，这使 发送的帧都成为无效帧，发送随即宣告失败。每个节点必须有能力随时发送的帧都成为无效帧，发送随即宣告失败。每个节点必须有能
3、力随时 检测冲突是否发生，一旦发生冲突，则应停止发送，以免介质带宽因传检测冲突是否发生，一旦发生冲突，则应停止发送，以免介质带宽因传 送无效帧而被白白浪费，然后随机延时一段时间后，再重新争用介质，送无效帧而被白白浪费，然后随机延时一段时间后，再重新争用介质， 重发送帧。这样的效率太低。人们急切的需要一个可以提高效率的重发送帧。这样的效率太低。人们急切的需要一个可以提高效率的设备，因此，网桥出现了。设备，因此，网桥出现了。总共产生了多少种网桥总共产生了多少种网桥由于侧重点不同，总共产生了两种网桥，一种是透明网桥，一种是由于侧重点不同，总共产生了两种网桥，一种是透明网桥，一种是 源路由网桥。透明网
4、桥容易安装，但网络资源的利用不充分。源路由源路由网桥。透明网桥容易安装，但网络资源的利用不充分。源路由 (sourceroute)(sourceroute)网桥在发送帧时将详细的路由信息放在帧的首部中。源站网桥在发送帧时将详细的路由信息放在帧的首部中。源站 以广播方式向欲通信的目的站发送一个发现帧，每个发现帧都记录所经以广播方式向欲通信的目的站发送一个发现帧，每个发现帧都记录所经KK 分类信息 WWW.TX009.COM过的路由。发现帧到达目的站时就沿各自的路由返回源站。源站在得知过的路由。发现帧到达目的站时就沿各自的路由返回源站。源站在得知 这些路由后，从所有可能的路由中选择出一个最佳路由。
5、凡从该源站向这些路由后，从所有可能的路由中选择出一个最佳路由。凡从该源站向 该目的站发送的帧的首部，都必须携带源站所确定的这一路由信息，由该目的站发送的帧的首部，都必须携带源站所确定的这一路由信息，由 于过于复杂，所以未成为标准，作为一个附加特性，主要用在令牌环网于过于复杂，所以未成为标准，作为一个附加特性，主要用在令牌环网 络中。络中。为什么网桥要叫做透明网桥为什么网桥要叫做透明网桥因为对于用的人来说，啥都不用做，插上电源和网线就行，原有网因为对于用的人来说，啥都不用做，插上电源和网线就行，原有网 络也看不见它。络也看不见它。透明网桥引发的问题透明网桥引发的问题透明网桥虽然比集线器聪明，但是
6、，依然不够聪明。这里需要引进透明网桥虽然比集线器聪明，但是，依然不够聪明。这里需要引进 一个概念，叫做单点故障，所谓单点故障，就是一点发生故障，则整个一个概念，叫做单点故障，所谓单点故障，就是一点发生故障，则整个 网络网络瘫痪。为了防止这种问题，我们需要对网桥进行冗余，但是冗网络网络瘫痪。为了防止这种问题，我们需要对网桥进行冗余，但是冗余之后，新的问题有出现了，这时又出现了网络环路，网络环路又造成余之后，新的问题有出现了，这时又出现了网络环路，网络环路又造成 了以下三种影响：了以下三种影响：1.1.广播风暴广播风暴2.2.多重复数据帧多重复数据帧3.MAC3.MAC 地址表不稳定地址表不稳定因
7、此，透明网桥不够聪明因此，透明网桥不够聪明STPSTP 协议是如何出现的协议是如何出现的为了解决以上问题，生成树协议出现了，生成树的出现是为了构造为了解决以上问题，生成树协议出现了，生成树的出现是为了构造 出一个无环的网路。出一个无环的网路。KK 分类信息 WWW.TX009.COM生成树协议是如何的生成树协议是如何的1.1.当路由器打开的时候，所有的端口都处于当路由器打开的时候，所有的端口都处于 ListeningListening 状态，每个状态，每个 网桥都会认为自己是根网桥，然后都每隔两秒就向外发送一次自己的网桥都会认为自己是根网桥，然后都每隔两秒就向外发送一次自己的 BPDUBPDU
8、，如果收到的，如果收到的 BPDUBPDU 的的 BIDBID 比自己的小，则停止转发自己的比自己的小，则停止转发自己的 BPDUBPDU，开，开 始转发更优的始转发更优的 BPDUBPDU，如果比自己的，如果比自己的 BIDBID 大或者和自己的大或者和自己的 BIDBID 相等，则丢相等，则丢 弃该弃该 BPDUBPDU。等到都扩散完毕之后开始各项的选举，这时候每个。等到都扩散完毕之后开始各项的选举，这时候每个 BIDBID 最小最小 的网桥成了根网桥，各个网桥通过收到的的网桥成了根网桥，各个网桥通过收到的 BPDUBPDU 来确定根端口和指定端口。来确定根端口和指定端口。 首先看首先看
9、COSTCOST 值，然后再看邻居的值，然后再看邻居的 BIDBID，再然后看对端端口的，再然后看对端端口的 PIDPID，指定，指定 端口也首先看端口也首先看 COSTCOST，然后看两端网桥的，然后看两端网桥的 BIDBID。剩下的成为非指定端口，。剩下的成为非指定端口， 转到转到 blockingblocking 状态。这个状态总共持续状态。这个状态总共持续 15s15s（转发延迟）（转发延迟） ，之后进入，之后进入 learninglearning 状态。状态。这里有个网络直径的概念，默认是这里有个网络直径的概念，默认是 7 7，在，在 1515 秒之内秒之内 BPDUBPDU 差不多
10、可以差不多可以 传给每一个网桥，这个数值不建议随便改，改大了的话会使收敛时间变传给每一个网桥，这个数值不建议随便改，改大了的话会使收敛时间变 久，改小的话虽然可以缩短收敛时间，但是如果数值小雨网络的实际规久，改小的话虽然可以缩短收敛时间，但是如果数值小雨网络的实际规 模，会使模，会使 BPDUBPDU 的传播不完全，后果不堪设想。的传播不完全，后果不堪设想。3.3.进入进入 LearningLearning 状态之后，填写状态之后，填写 MACMAC 地址表，经过地址表，经过 15s15s（转发延迟）（转发延迟） 之后进入之后进入 ForwardingForwarding 状态。状态。4.4.
11、进入进入 ForwardingForwarding 状态之后，开始转发数据，并且同时接受转发来状态之后，开始转发数据，并且同时接受转发来自于根的自于根的 BPDUBPDU，维护拓扑。这时只有根网桥发，维护拓扑。这时只有根网桥发 BPDUBPDU，其他网桥都只是转，其他网桥都只是转 发发 BPDUBPDU。5.5.当一个新的网桥加入的时候，端口状态是当一个新的网桥加入的时候，端口状态是 LearningLearning，新的交换机，新的交换机 认为自己是根网桥开始发送认为自己是根网桥开始发送 BPDUBPDU，也接收对端的，也接收对端的 BPDUBPDU，然后进行进行进，然后进行进行进 一步的竞
12、选，若竞选成功，则网络格局就重新变化了，造成网络断开，一步的竞选，若竞选成功，则网络格局就重新变化了，造成网络断开， 若竞选失败则计算根端口指定端口和非指定端口。若竞选失败则计算根端口指定端口和非指定端口。 （30s30s 可以完成）可以完成）6.6.若拓扑中有线路断开，则分为两种情况（若拓扑中有线路断开，则分为两种情况（TCNTCN 从根端口向上传，从从根端口向上传，从KK 分类信息 WWW.TX009.COM指定端口向下传，并且需要一层层的确认）指定端口向下传，并且需要一层层的确认）以以下例子为例我们来说：以以下例子为例我们来说：（1 1）断开）断开 SW1SW1 和和 SW3SW3 的网
13、络的网络1 1）交换机）交换机 SW1SW1 和和 SW3SW3 检测到链路出现故障，检测到链路出现故障，SW3SW3 删除从删除从 F0/23F0/23 口收口收 到的到的“最佳最佳”BPDU”BPDU 信息。信息。2 2）交换机）交换机 SW3SW3 将向根网桥发送将向根网桥发送 TCNBPDUTCNBPDU，但是，但是 SW3SW3 的根端口处于的根端口处于 DownDown 状态，所以无法发送；状态，所以无法发送；SW1SW1 为根网桥所以不需要发送为根网桥所以不需要发送 TCNBPDUTCNBPDU 信息。信息。3 3）交换机）交换机 SW1SW1 从从 F0/24F0/24 口发送
14、一条设置了口发送一条设置了 TCNTCN 位的位的 BPDUBPDU 信息，收信息，收 到到 BPDUBPDU 信息后交换机将进行转发，保证网络中所有交换机都知道拓扑发信息后交换机将进行转发，保证网络中所有交换机都知道拓扑发 生了变化。生了变化。4 4）交换机）交换机 SW2SW2 和和 SW3SW3 都会接收到都会接收到 SW1SW1 发送的发送的 BPDUBPDU；交换机；交换机 SW3SW3 只从只从 F0/24F0/24 口收到根网桥的信息，而此信息是从根网桥收到的口收到根网桥的信息，而此信息是从根网桥收到的“最佳最佳”BPDU”BPDU， 所以所以 STPSTP 重新计算此端口最终将
15、成为根端口。在成为根端口前需要经历重新计算此端口最终将成为根端口。在成为根端口前需要经历监听状态、学习状态和转发状态，默认情况下大约会花费监听状态、学习状态和转发状态，默认情况下大约会花费 3030 秒左右。秒左右。 （当链路断开时，如果从非指定端口收到最优（当链路断开时，如果从非指定端口收到最优 BPDUBPDU，则把非指定端口切，则把非指定端口切 换到换到 ListeningListening 状态，重新选举根端口）状态，重新选举根端口）（2 2）断开）断开 SW1SW1 和和 SW2SW2 的网络的网络1 1）交换机）交换机 SW1SW1 和和 SW2SW2 检查到链路出现故障，检查到链
16、路出现故障，SW2SW2 删除从删除从 F0/24F0/24 口收口收 到的到的“最佳最佳”BPDU”BPDU 信息。信息。2 2）交换机）交换机 SW2SW2 将向根网桥发送将向根网桥发送 TCNBPDUTCNBPDU；SW1SW1 为根网桥所以不需要为根网桥所以不需要 发送发送 TCNBPDUTCNBPDU 信息。信息。KK 分类信息 WWW.TX009.COM3 3）交换机）交换机 SW1SW1 从从 F0/23F0/23 口发送一条设置了口发送一条设置了 TCNTCN 位的位的 BPDUBPDU 信息，收信息，收 到到 BPDUBPDU 信息后交换机将进行转发，保证网络中所有交换机都知道拓扑发信息后交换机将进行转发，保证网络中所有交换机都知道拓扑发 生了变化。但是生了变化。但是 SW3SW3 的的 F0/24F0/24 口处于阻塞状态，其只接收口处于阻塞状态，其只接收 BPDUBPDU 不发送不发送 BPDUBPDU，所以，所以 SW2SW2 不会收到不会收到 SW1SW1 的的 BPDUBPDU 信息。信息。4 4）交换机）交换机 SW2SW2 无法收到任何
