STP生成树的一些笔记

一、STP概述

1.1、STP简介

交换网络环路主要由广播风暴、多帧复制和MAC地址表紊乱造成。

广播风暴：一个数据帧或包被传输到本地网段 （由广播域定义）上的每个节点就是广播；由于网络拓扑的设计和连接问题，或其他原因导致广播在网段内大量复制，传播数据帧，导致网络性能下降，甚至网络瘫痪。

多帧复制：pc1向pc2发送了一个单播帧B，假设SW1的mac-address中没有关于pc2的mac地址，SW2的mac-address中存在pc2的mac地址，SW3的mac-address中也存在关于pc2的mac地址。当pc1向pc2发送一个单播帧B的时候，由于SW1不知道 pc2的mac地址，所以SW1会进行泛洪的操作，这样以来，SW2和SW3都会收到一个单播帧B，又由于，SW2和SW3都存在pc2的mac地址，所以SW2和SW3都会对单播帧B进行对pc2的转发操作，这样以来pc2就收到了两个同样的单播帧B，这样就形成了多帧复制的现象。

MAC地址表紊乱：当pc发送了一个广播帧A，交换机收到这个广播帧之后会进行泛洪操作，这样以来，这个广播帧会顺时针和逆时针不停的旋转，每次A进入交换内，交换都会不停的修改mac-address表，这样就形成了mac地址表的翻摆。快速的mac地址表翻摆会大量消耗交换机的cpu，严重导致网络的拥堵。

为了防止上述现象的发生，就产生了stp生成树协议。

STP—Spanning Tree Protocol（生成树协议）：逻辑上断开环路，防止广播风暴的形成。当线路故障时，阻塞接口被激活，恢复通信，起备份线路作用。

二、STP生成树的算法

2.1、生成树算法步骤

生成树算法分为三个步骤：

• 选择根网桥（Root Bridge）
• 选择根端口（Root Ports）
• 选择指定端口（Designated Ports）

2.2、根网桥

选择根网桥的依据是网桥ID（BID）

网桥ID是唯一的，选择交换网络中网桥ID最小的交换机成为根网桥（网桥优先级一样，选择MAC地址较小的）

2.3、根端口

选择根端口的依据是

到根网桥的跟路径成本

直连的网桥ID最小

端口ID最小

跟路径成本：网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和

端口ID：端口优先级一样选择端口编号较小的

2.4、指定端口

根桥上的端口全是指定端口

在每个网段上，选择一个指定端口

非根桥上的指定端口，选择顺序是：根路径成本较低、所在交换机的网桥ID值较小、端口ID值较小

注：既不是根端口也不是指定端口的，STP将这个端口阻塞（Block）

2.5、BPDU（桥协议数据单元）

BPDU报文字段包含：根网桥ID、跟路劲成本、发送网桥ID、端口ID
当交换机启动时，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

2.6、交换机端口的STP状态

STP计时器（Hello时间、转发延迟、最大老化时间）共50S