STP生成树协议

Posted 2021-11-25

STP生成树协议解决了二层网络中的环路问题和MAC地址表震荡问题
STP通过阻塞端口来避免环路，并且实现链路备份
STP工作原理：

1. 选举根桥
   选举根桥依据桥ID，STP网络中每个交换机都有一个桥ID
   桥ID由16位桥优先级和48位MAC地址构成
   桥优先级是可以配置的，取值2的16次方0~65535，默认32786
   
   选举时先比较优先级越小越好，如果相同比较MAC地址越小越好
2. 每个非根交换机选举一个根端口
   
   非根交换机选举根端口时分别根据根路径开销，对端BID，对端PID和本端PID
   端口开销：默认情况下和带宽有关，带宽越高，开销越小。根桥的根路径开销为0
   
   PID：端口ID由优先级和端口号构成，端口优先级取值范围0~240，默认128，步长16
   BID：桥ID，如果端口计算得到的累积路径开销相同就选择发送者BID最小的端口作为根端口
   累积路径开销：端口收到报文抽取BPDU报文中开销字段的值加上本身的端口开销就是累计路径开销
3. 每个网段选举指定端口
   指定端口的选举也是首先比较累计路径开销，小的就是指定端口，如果相同就比较桥ID，还选不出来就比较端口ID
4. 阻塞非根，非指定端口
   其他端口都是非指定端口

DTP端口状态：

1. Forwarding：转发状态。可以转发用户流量和BPDU报文，根端口和指定端口进入转发状态
2. Learning：学习状态。根据收到的用户流量构建MAC地址表，但不转发，防止临时环路
3. Listening：侦听状态。可以转发BPDU流量但是不转发用户流量
4. Blocking：阻塞状态。只能接收BPDU报文，不能转发BPDU报文
5. Disabled：禁用状态。不处理转发BPDU报文，不转发用户流量

每个STP网络中都会存在一个根桥，根桥位于逻辑树的根部。非根桥是根桥的下游设备，当现有根桥发生故障时，非根桥之间会发送BPDU交互信息选举新的根桥。
BPDU分为配置BPDU和TCN BPDU
配置BPDU：初始化时每个交换机都主动发送配置BPDU。网络拓扑稳定过后，只有根交换机才会发送BPDU给下游交换机，，下游交换机收到上游传来的配置BPDU后发送自己的配置BPDU
TCN BPDU：下游交换机感知到网络拓扑发生变化时向上游发送的拓扑变化通知