STP的作用是啥

Posted 2023-03-23

STP的作用是防止网桥网络中的冗余链路形成环路工作。

STP是Spanning Tree Protocol的缩写，意思是指生成树协议，可应用于计算机网络中树形拓扑结构建立，主要作用是防止网桥网络中的冗余链路形成环路工作。

但某些特定因素会导致STP失败，要排除故障可能非常困难，这取决于网络设计。生成树协议适合所有厂商的网络设备，在配置上和体现功能强度上有所差别，但是在原理和应用效果是一致的。

扩展资料：

STP的基本思想就是按照树的结构构造网络的拓扑结构，树的根是一个称为根桥的桥设备，根桥的确立是由交换机或网桥的BID确定的，BID最小的设备成为二层网络中的根桥。

BID又是由网桥优先级和MAC地址构成，不同厂商的设备的网桥优先级的字节个数可能不同。由根桥开始，逐级形成一棵树，根桥定时发送配置BPDU，非根桥接收配置BPDU，刷新最佳BPDU并转发。

参考资料来源：百度百科—STP

参考技术A

STP的作用：

生成树协议最主要的应用是为了避免局域网中的单点故障、网络回环，解决成环以太网网络的“广播风暴”问题，从某种意义上说是一种网络保护技术，可以消除由于失误或者意外带来的循环连接。

STP也提供了为网络提供备份连接的可能，可与SDH保护配合构成以太环网的双重保护。新型以太单板支持符合IEEE 802.1d标准的生成树协议STP及IEEE 802.1w规定的快速生成树协议RSTP，收敛速度可达到1s。

扩展资料：

STP的工作过程如下：

首先进行根网桥的选举，其依据是网桥优先级（bridge priority）和MAC地址组合生成的桥ID，桥ID最小的网桥将成为网络中的根桥（bridge root）。

在此基础上，计算每个节点到根桥的距离，并由这些路径得到各冗余链路的代价，选择最小的成为通信路径（相应的端口状态变为forwarding），其它的就成为备份路径(相应的端口状态变为blocking)。

STP生成过程中的通信任务由BPDU完成，这种数据包又分为包含配置信息的配置BPDU（其大小不超过35B）和包含拓扑变化信息的通知BPDU（其长度不超过4B）。

参考资料来源：百度百科——STP

参考技术B STP的全称是spanning-tree protocol,STP协议是一个二层的链路管理协议，它在提供链路冗余的同时防止网络产生环路。STP协议(Spanning tree protocol)的本质就是实现在交换网络中链路的备份和负载的分担.stp是生成树协议,主要功能是从拓扑中清除第2层环路
一.STP增强特性:
传统的802.1d标准的STP,有一些缺陷,比如当一个交换机检测到链路发生故障,再到网络重新收敛的时候,至少要等50秒的时间(转发延迟+BPDU最大生存周期).当一个端工作站,比如PC或服务器,插到交换机某个端口后,该端口同样会经历STP的一些状态,比如监听和学习.但是端工作站不会引起层2环路,因此,对于接端工做站的端口,没必要经历这相对漫长的STP收敛时间.因此 CISCO提出了Port Fast这一特性.启用该特性的端口无需经历转发延迟可以直接进入转发状态,减少收敛时间.该特性类似802.1w标准里的边缘端口(EP):

在启用这种特性的时候,必须保证该端口连接的是端工作站,而不是交换机或者集线器等网络设备,否则会引起环路问题.另外,如果在该端口启用了语音VLAN,那么Port /---全局启用Port Fast特性---/
Switch(config-if)# spanning-tree portfast [trunk] /---基于接口的启用Port Fast特性---/
Switch(config-if)# spanning-tree portfast disable /---禁用Port Fast特性---/
注意,如果要在trunk端口启用该特性,先要确保该trunk端口不会引起环路.

另外一种减少STP收敛时间的技术是Uplink Fast特性:
当交换机A检测到链路L2出故障后,会立刻切换到L3,从而跳过STP的监听和学习阶段(转发延迟),节约近30秒的时间达到快速收敛.另外要注意的是,如果配置了VLAN的优先级,那么不能启用该特性.因为该特性是对所有VLAN生效而不是针对某一个VLAN生效.一旦启用该特性后,交换机的网桥优先级自动被设置为49152;如果你的链路开销小于3000,那么开销将自动增大为3000(如果大于3000则不会).该举动的意图是防止交换机(如上图里的交换机A)成为根桥.
配置方式如下:
Switch(config)# spanning-tree uplinkfast [max-update-rate pps] /---全局启用Uplink Fast---/
可选参数值的范围是0-32000,默认每秒150个包,值越低收敛越慢.

如果照上图里,当链路L1出故障后,Uplink Fast特性就不能弥补该缺点.因此出现了Backbone Fast特性:

当交换机C通过下级BPDU信息(inferior BPDU)检测到L1出故障后,由于L1不是它到根桥的直连链路.因此,交换机C会发送根链路查询信息(RLQ).当收到RLQ的应答后,交换机C将自己原本处于堵塞状态的端口立即设置为转发状态(把最大生存周期的20秒给老化掉),为B提供一条到根桥的替代路径.但要经过转发延迟,也就是大约30的时间.一旦启用该特性,必须在所有的交换几上都使用.但如果此时新增加一个交换机进来,该交换机也会发送下级BPDU信息声称自己想成为根桥(野心够大啊).不过其他交换机会忽略该下级BPDU,并且交换机B会告诉它A才是根桥:

配置方式:
Switch(config)# spanning-tree backbonefast /---全局启用Backbone /---在启用了Port Fast特性的端口上启用BPDU Guard---/
Switch(config-if)# spanning-tree bpduguard enable /---在不启用Port Fast特性的情况下启用BPDU Guard---/

而BPDU Filtering特性和BPDU Guard特性非常类似.通过使用BPDU Filtering,将能够防止交换机在启用了Port Fast特性的端口上发送BPDU给主机:
如果全局配置了BPDU /---在启用了Port Fast特性的端口上启用BPDU Filtering---/
Switch(config-if)# spanning-tree bpdufilter enable /---在不启用Port Fast特性的情况下启用BPDU Filtering---/

一般层2网络的SP可能会有多条达到客户网络的连接.为了防止客户交换机偶然成为根桥,可以在连接到客户交换机的端口上使用Root Guard特性来避免这一问题的发生.如果STP偶然选出客户交换机的某个端口做为根端口(RP),那么Root Guard特性将把该端口设置为root-inconsistent状态(堵塞)来防止客户交换机成为根桥:

配置Root /---启用Root Guard特性---/
注意,Root Guard和Loop Guard特性不可同时使用,也不要在启用了Uplink Fast特性的端口上启用该特性.该特性一旦配置后,对所有VLAN都生效.

另外,也可以使用Loop Guard技术替代端口(AP)或RP由于单向链路的故障问题成为指定端口(DP):

如上图,交换机A做为根桥,由于交换机B和C之间发生单向链路故障,C将不能从B那里接收到BPDU.如果没有启用该特性,那么交换机C在最大生存周期(Max Age)计时器超时之后,交换机C上的堵塞端口将转换到监听状态,并最终会在30秒之后转换到转发状态.当交换机C的原先处于堵塞状态的端口进入到转发状态的时候,交换机B上原先的DP还处于转发状态,而一个桥接网段上只能有一个DP,因此就产生了环路.如果启用了Loop Guard特性之后,当最大生存周期超时之后,交换机C上的堵塞端口将过渡到loop-inconsistent状态(堵塞),处于该状态的端口不能传递任何流量.因此就不会产生层2环路.
配置Loop Guard:
Switch(config)# spanning-tree loopguard default /---启用Loop Guard特性---/
注意,Loop Guard和Root Guard特性不可同时使用. 参考技术C 　　STP（Spanning
Tree
Protocol）是生成树协议的英文缩写。该协议可应用于环路网络，通过一定的算法实现路径冗余，同时将环路网络修剪成无环路的树型网络，从而避免报文在环路网络中的增生和无限循环。
　　STP的基本原理是，通过在交换机之间传递一种特殊的协议报文（在IEEE
802.1D中这种协议报文被称为“配置消息”）来确定网络的拓扑结构。配置消息中包含了足够的信息来保证交换机完成生成树计算。
　　生成树协议STP/RSTP
　　1.
技术原理：
　　STP的基本思想就是生成“一棵树”，树的根是一个称为根桥的交换机，根据设置不同，不同的交换机会被选为根桥，但任意时刻只能有一个根桥。由根桥开始，逐级形成一棵树，根桥定时发送配置报文，非根桥接收配置报文并转发，如果某台交换机能够从两个以上的端口接收到配置报文，则说明从该交换机到根有不止一条路径，便构成了循环回路，此时交换机根据端口的配置选出一个端口并把其他的端口阻塞，消除循环。当某个端口长时间不能接收到配置报文的时候，交换机认为端口的配置超时，网络拓扑可能已经改变，此时重新计算网络拓扑，重新生成一棵树。
　　2.
功能介绍：
　　生成树协议最主要的应用是为了避免局域网中的网络环回，解决成环以太网网络的“广播风暴”问题，从某种意义上说是一种网络保护技术，可以消除由于失误或者意外带来的循环连接。STP也提供了为网络提供备份连接的可能，可与SDH保护配合构成以太环网的双重保护。新型以太单板支持符合ITU-T
802.1d标准的生成树协议STP及802.1w规定的快速生成树协议RSTP，收敛速度可达到1s。
　　但是，由于协议机制本身的局限，STP保护速度慢（即使是1s的收敛速度也无法满足电信级的要求），如果在城域网内部运用STP技术，用户网络的动荡会引起运营商网络的动荡。目前在MSTP
组成环网中，由于SDH保护倒换时间比STP协议收敛时间快的多，系统采用依然是SDH
MS-SPRING或SNCP，一般倒换时间在50ms以内。但测试时部分以太网业务的倒换时间为0或小于几个毫秒，原因是内部具有较大缓存。SDH保护倒换动作对MAC层是不可见的。这两个层次的保护可以协调工作，设置一定的“拖延时间”（hold-off），一般不会出现多次倒换问题。
　　STP还有屏蔽双绞线的意思（Shielded
Twisted-Pair)
　　在生物学，化学以及物理等学科中，STP是standard
temperature
and
pressure的缩写。在理工实验中一般指273K、100KPa的环境；而在医学中则是指“标准体温与脉搏”。 参考技术D 防止广播风暴的产生 在逻辑上断开环路

STP协议

stp协议介绍

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

原理

STP的作用是通过阻断冗余链路，使一个有回路的桥接网络修剪成一个无回路的树形拓扑结构

算法

STP将一个环形网络生成无环拓朴的步骤：

选择根桥（Root Bridge）

选择根端口（Root Ports）

选择指定端口（Designated Ports）

选择根网桥的依据

先查看交换机优先级，优先选择优先级数值小的（默认32768，范围：1~65535）优先级高的可以忽略mac数值。【优先级可以通过配置修改】

然后查看交换机的Mac地址，选择数值小的

网桥ID（BID）=优先级+Mac

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

选择根网桥举例

根据网桥ID选择根网桥

选择根端口的依据

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（上游）的网桥ID最小

端口（上游）ID最小

根路径成本

根路径成本（开销）－是网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和，10Gbps=1，1Gbps=2，100Mbps=19,10Mbps=100。

选择根端口举例

在非根桥上， 选择一个根端口（RP）

选择指定端口的依据

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

选择指定端口举例

在每个网段选择1个指定端口（DP）

STP计算结果

经过STP计算，最终的逻辑结构为无环拓朴

STP举例

经过STP计算后的逻辑拓朴

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