生成树协议基础

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首先介绍一下SIP的工作原理

生成树协议（Spanning-Tree Protocol，以下简称STP）是一个用于在局域网中消除环路的协议。运行该协议的交换机通过彼此交互信息而发现网络中的环路，并适当对某些端口进行阻塞以消除环路。由于局域网规模的不断增长，STP已经成为了当前最重要的局域网协议之一。

• 消除环路：通过阻塞冗(rong)余链路消除网络中可能存在的网络通信环路。

• 链路备份：当前活动的路径发生故障时，激活冗余备份链路，恢复网络连通性。

STP工作原理

生成树算法有四个主要步骤：

1. 选择根乔RB（简称RB）

2. 选择根端口RP（简称RP）

3. 选择指定端口DP（简称DP）

4. 阻塞预备端口AP（简称AP）

生成树选举规则

1. 在所有交换机上选根桥（根交换机）

2. 在非交换机上选择根端口

3. 在一条链路上选择指定端口

4. 剩下的就是阻塞端口

PK要素

1. 比较根桥ID

2. cost

3. 比较发送者桥ID

4. 发送者端口ID

5. 接受者端口ID

跟桥ID ：

1、优先级越小越优先；

2、MAC地址越小越好。

• 桥MAC地址是交换机自身的MAC地址

• 优先级一样的情况下比较MAC地址

选择根端口：

需要在每个非跟交换机上选择一个端口，选择端口时，依据的顺序如下：

1. 到跟桥最低的根路径开销（简称RPC）；

2. 直连的桥ID最小；

3. 端口ID最小。

选择指定端口：

1. 根路径开销较低

2. 所在的交换机的网桥ID值较小

3. 端口ID值较小

阻塞预备端口

将所有的根端口和指定端口作为转发端口(Forwarding Port)，剩余的端口作为阻塞端口。

生成树端口的状态

交换机完成启动后，生成树便立即确定。如果交换机端口直接从阻塞转换到转发状态，而交换机此时并不了解所有拓扑信息时，该端口可能会暂时造成数据环路。为此，STP 引入了五种端口状态。

1. 阻塞。该端口是非指定端口，不参与帧转发。此类端口接收 BPDU 帧来确定根桥交换机的位置和根 ID，以及最终的活动 STP 拓扑中每个交换机端口扮演的端口角色。

2. 侦听。STP 根据交换机迄今收到的 BPDU 帧，确定该端口可参与帧转发。此时，该交换机端口不仅会接收 BPDU 帧，它还会发送自己的 BPDU 帧，通知邻接交换机此交换机端口正准备参与活动拓扑。

3. 学习。端口准备参与帧转发，并开始填充 MAC 地址表。

4. 转发。该端口是活动拓扑的一部分，它会转发帧，也会发送和接收 BPDU 帧。

5. 禁用。该第 2 层端口不参与生成树，不会转发帧。当管理性关闭交换机端口时，端口即进入禁用状态。

生成树计时器

STP利用3种计时方法来确保一个网络正确的收敛。

• hello时间：网络发送配置BPDU报文之间的时间间隔；

• 转发延迟：一个交换机端口在侦听和学习状态下所花费的时间间隔，他默认值各为15秒；

• 最大老化时间：交换机在丢弃BPDU报文之间储存它的最大时间。最大老化时间20秒。