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STP 即生成树协议#xff08;Spanning Tree Protocol#xff09;一种网络协议
STP 主要用于解决以太网中的环路问题。在具有冗余链路的网络环境中#xff0c;环路可能导致广播风暴、重复帧等不良后果#xff0c;严重影响网络性能和稳定性。STP 通过在交换机之…一、STP介绍
STP 即生成树协议Spanning Tree Protocol一种网络协议
STP 主要用于解决以太网中的环路问题。在具有冗余链路的网络环境中环路可能导致广播风暴、重复帧等不良后果严重影响网络性能和稳定性。STP 通过在交换机之间传递信息计算出一个无环的网络拓扑结构。STP 会选择一些链路作为活跃路径而将其他冗余链路阻塞从而避免环路的形成。这样既能保证网络的可靠性当活跃链路出现故障时阻塞链路可以切换为活跃链路又能防止环路带来的危害。STP 会选举出一个根网桥其他交换机根据到根网桥的路径开销等因素来确定端口角色如根端口、指定端口等同时将非必要的端口置于阻塞状态。 二、STP基本概念
根交换机(根桥根交换机是整个网络的逻辑中心会随着网络拓扑的变化而变化。在网络收敛后根桥会按照一定的时间向外发送 BPDU桥协议数据单元包非根桥设备会转发该数据包。根端口根端口是指非根桥上去往根桥的根路径开销最小的接口负责往根桥方向转发数据。指定端口指定端口是指连接到根桥或具有最低路径开销的端口。阻塞非根、非指定端口将其他非根、非指定端口阻塞以防止形成环路。STP 桥协议数据单元BPDUBPDU 是 STP 协议中用于交换拓扑信息的数据包。它包含了有关交换机、端口、路径成本等的信息用于确定网络的拓扑结构和端口状态。交换机 ID交换机 ID 是交换机的唯一标识。在 STP 中交换机 ID 用于确定根交换机和其他交换机的角色。交换机 ID 通常由优先级和 MAC 地址组成。端口 ID端口 ID 是端口的唯一标识。在 STP 中端口 ID 用于确定端口的角色和状态。端口 ID 通常由端口号和优先级组成。路径成本Path Cost路径成本是指从一个端口到根交换机的路径上的所有链路的成本之和。路径成本通常与链路的带宽、延迟等因素有关。在 STP 中路径成本用于确定端口的角色和状态。 三、STP实现过程
选举根网桥网桥之间通过交换 BPDU 信息比较网桥 ID由优先级和 MAC 地址组成具有最小网桥 ID 的交换机成为根网桥。确定根端口非根网桥选择到根网桥路径开销最小的端口作为根端口。路径开销根据链路带宽等因素计算。选举指定端口每个网段上会选举出一个指定端口通常是该网段到根网桥路径开销最小的端口。阻塞剩余端口除了根端口和指定端口外其他端口被阻塞处于备用状态以避免环路。收敛与维护一旦网络拓扑发生变化如链路故障或新增链路STP 会重新进行计算和调整端口状态以确保网络的无环运行。在正常运行过程中STP 也会定期发送 BPDU 来维护网络拓扑的稳定性。 四、STP的典型应用
避免网络环路防止冗余链路形成的环路导致广播风暴、数据包重复等问题保障网络的正常通信和稳定运行。提高网络可靠性通过阻塞部分端口形成无环拓扑同时在链路故障时能自动重新计算和调整端口状态实现链路备份和快速恢复。网络规划与设计帮助网络工程师在设计网络架构时合理规划链路和交换机的布局以确保网络的高效性和可靠性。大型网络构建在诸如企业园区网、数据中心等大型网络环境中STP 可以有效地管理网络拓扑确保数据的正确传输。 五、STP的优缺点
STP 的优缺点主要包括
优点
防止环路有效避免了网络中由于冗余链路导致的广播风暴等问题保障网络的基本稳定性。提供备份路径在正常链路出现故障时通过拓扑重新计算可以启用备份链路增强网络的可靠性。
缺点
收敛速度较慢在网络拓扑发生变化时需要一定时间来重新计算生成树可能会导致短暂的网络中断或性能下降。资源利用不充分由于阻塞了部分端口可能会导致网络资源不能得到充分利用。不灵活对于一些复杂的网络需求和动态变化的环境适应性相对较差。可能出现误报网络中的不稳定因素、配置问题或外界干扰等可能导致误报从而引发不必要的拓扑变化甚至可能导致断网等不良影响。 六、STP、RSTP与MSTP
STP生成树
收敛速度较慢当网络拓扑发生变化时可能需要较长时间来重新计算和稳定拓扑。只有一棵生成树对于较复杂的网络环境可能不够灵活。 RSTP快速生成树
相比 STP收敛速度有较大提升能更快地适应拓扑变化。引入了新的端口角色和状态机制提高了网络的可靠性和灵活性。 MSTP多生成树
可以将一个交换网络划分成多个域每个域内可以有独立的生成树实现了更好的网络规划和流量分担。能更有效地利用网络资源适应大型复杂网络的需求。
