[转载]交换机STP协议

注：之前做一个项目，测试部使用2个公司的交换机，H3C和H公司的，H公司的交换机是OEM H3C的交换机，正常来说两者使用没有区别。

但是使用中发现，如果设备的多个对外业务网口连接的交换机的聚合网口，启动过程中设备的业务网口尚未配置聚合，此时使用H3C交换机正常，但是使用H公司的交换机就出现网络风暴。

最后确认是因为H公司的交换机没有开启STP协议导致的回环。

交换机 STP 协议 （使用冗余交换机时，防止网络中出现环路造成广播风暴。Active/Standby 模式）

转自 http://sunxuewei.blog.51cto.com/902684/978573

需求：

在大型局域网中，为了维护网络的健壮性和可靠性，在核心层会采取多台设备进行冗余备份，而在汇聚层也会采取双归属或者环路来达到负载分担和冗余备份。因此在此类网络中从一点到达另一点可能会有多条路径可达。因而在报文转发时不可避免的会产生广播风暴。 STP的计算将错综复杂的物理网络整合成一棵逻辑转发树，将那些没有必要的链路阻塞。而当某些当前在用的链路发生故障时，又可以快速启用被阻塞的的链路来代替，保证网络的连通性。简单地说，想做冗余又怕环路所以用 STP 解决。

作用：

交换机内的生成树算法（STA）使你可以创建一条备用链路（当网络中存在多台交换机时）。在主链路正常工作时，备用链路处于空闲状态（不工作）；只有在主链路出现问题时，备用链路才不需要任何人工干预自动地接替主链路。这种自动重构的功能，使得网络上的用户能够最大限度地与网络保持正常的连接。

STP协议在逻辑上断开网络的环路，防止广播风暴的产生，而一旦正在使用的线路出现故障，逻辑上被断开的线路又被连同，起到了冗余备份的作用。

原理

什么是STP协议？

STP（Spanning Tree Protocol）生成树协议

举例：当网络存在环路的时候，A查找MAC地址，不存在，那么它向B、C广播，B、C也不存在，那么它们也向外广播，这样一来，就会形成双向广播环，广播风暴最终会导致网络资源耗尽，交换机死机。

在这个时候，STP就起到作用了

stp协议是逻辑上断开环路，防止广播风暴的产生 当线路出现故障，断开的接口被激活，恢复通信，起备份线路的作用

STP将一个环形网络生成无环拓朴的步骤： 选择根网桥（Root Bridge） 选择根端口（Root Ports） 选择指定端口（Designated Ports）

网桥ID（BID） 网桥ID是唯一的，交换机之间选择BID值最小的交换机作为网络中的根网桥

取值范围：0 ～ 65535 缺省值：32768

交换机A的BID只最小（000d.2800.b100),所以它将被选为根网桥（root bridge）

下一步选择跟端口，

在非根网桥上选择一个到根网桥最近的端口作为根端口

选择根端口的依据是： 根路径成本最低  直连的网桥ID最小 端口ID最小

根路径成本－是网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和

链路带宽（Mb/s） 路径成本 10                            100 16                             62 45                             39 100                           19 155                           14 622                           6 1000                         4 10000                       2

我们只需要记住3个路径成本就够了（100，19,4）这是比较常用的三个

指定端口

在每个网段上，选择1个指定端口

根桥上的端口全是指定端口

非根桥上的指定端口： 根路径成本最低 端口所在的网桥的ID值较小 端口ID值较小

接下来我做一个经过stp计算，最终形成无环拓扑结构的过程，看图

A很明显是根网桥

图没截好，BC上面的根端口 也已经出来了 （因为与根网桥直连的端口是根端口）

接下来，指定端口的选择

A是根网桥，所以它上面的所有端口都是指定端口

如图所说，B的网桥ID较小，所以B上面的端口为指定端口，

这样，经过stp计算，无环拓扑网络结构就出来了

好了 过程大家看明白了吧，但是有没有想过，交换机怎么知道其他交换机的网桥ID？怎么知道哪个端口的根路径成本最小？

这就涉及到BPDU（桥协议数据单元）

交换机之间使用BPDU来交换STP信息 BPDU Bridge Protocol Data Unit －桥协议数据单元 使用组播发送BPDU，组播地址为： 01-80-c2-00-00-00 BPDU分为2种类型： 配置BPDU － 用于生成树计算 拓朴变更通告（TCN）BPDU － 用于通告网络拓朴的变化

BPDU所包含的关键字

1，交换机启动时，假定自己是根网桥，在向外发送的BPDU中，根网桥ID字段填写自己的网桥ID,

2，当接收到其他交换机发出的BPDU后，比较网桥ID，选择较小的添加到根网桥ID中

3，当全网所有的交换机接收到全部的BPDU并作比较后，就可以选择出唯一的一个根网桥

4，根网桥发送根路径成本为0的BPDU

5，其他交换机接收到根网桥的BPDU后，在根路径成本上添加接收接口的路径成本，然后转发

交换机的5种stp状态

状态                                 用途 转发（Forwarding） 发送和接收用户数据 学习（Learning） 构建网桥表 侦听（Listening） 构建“活动”拓朴 阻塞（Blocking） 只接收BPDU 禁用（Disable） 强制关闭

生成树计时器

交换机开机需要等待30秒时间开始转发数据 当某个正在使用的链路断掉，阻塞的端口需要50秒时间开始转发数据

0--------------20-----------15-----------15

阻断              倾听            学习              转发

OK，比较乱，认真看就明白了