STP协议（生成树协议）简介

Posted 2021-02-21 awpatp

STP协议解决的问题

根据交换机的转发原则， 如果交换机从一个端口上接收到的是一个广播帧， 或者是一个目的MAC地址未知的单播帧，则会将这个帧向除源端口之外的所有其他端口转发。如果交换网络中有环路，则这个帧会被无限转发，此时便会形成广播风暴，网络中也会充斥着重复的数据帧。

什么是STP协议？

为了提高网络可靠性，交换机网络中通常会使用冗余链路，冗余链路会给交换机带来环路风险，并导致广播风暴以及MAC地址表不稳定等问题，生成树协议STP（Spanning Tree Protocol）可以在提高可靠性的同时又避免环路带来的各种问题。一般意义上，我们所述之生成树，应该是最小生成树。

STP的主要作用

利用生成树算法、在以太网络中，创建一个以某台交换机的某个端口为根的生成树，自动地在逻辑上阻塞一个或多个冗余端口，避免环路。

• 消除环路：通过阻断冗余链路来消除网络中可能存在的环路。

• 链路备份：当活动路径发生故障时， 激活备份链路， 及时恢复网络连通性。

STP的工作原理及工作过程

STP的基本工作原理为：通过BPDU(Bridge Protocol Data Unit,桥接协议数据单元)的交互来传递STP计算所需要的条件，随后根据特定的算法，阻塞特定端口，从而得到无环的树形拓扑。首先我们可以把交换机的拓扑转换成一个逻辑拓扑，根据其ID值，选择最小的一个做为根，这里就不用网络中的根桥这个词描述了，根更加直观一些，因为这个是一个树结构。当找到根之后，我们对该树进行修剪，即如果树结构上，存在回路的地方，将其度量值较大的一边删除，如果度量值相同，则看其BID，最终形成一个无环路的树结构。当该结构完成之后，最终标注下根端口和指定端口即可。

其工作过程如下：

1. 选举根网桥/根桥（Root Bridge）：根桥或者根交换机位于整个逻辑树的根部， 是STP网络的逻辑中心， 非根桥是根桥的下游设备。
   
2. 选举根端口（Root Port）：非根交换机去往根桥路径最优的端口（有且只有一个）。
   
3. 选举指定端口（Designated Port）：交换机向所连网段转发配置BPDU的端口， 每个网段有且只能有一个指定端口。 一般情况下， 根桥的每个端口总是指定端口。
   
4. 阻塞预备端口（Alternate Port）：既不是指定端口也不是根端口

协议分类

生成树协议分为以下几个种类：

1.STP

2.RSTP

3.PVST+

4.PVRST+

5.MSTP

参考资料

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STP生成树协议 - 酱紫冻

https://www.jianshu.com/p/bc0670d2b0d9 

如何理解STP生成树协议？

https://www.zhihu.com/question/21327750