STP

Posted 2020-09-27

在一个网络的配置、故障排除和维护的问题中，网络环路在大约占据了50%。由此可见，环路给我们日常生活所带来的不便。环路的形成是由于网桥（网桥）中存在冗余路径或循环时，所产生问题，因此当我们在解决这个问题时，也应当从这里入手。

为了解决循环问题，我们便想到了树——STP执行一种称为生成树算法（STA）的算法。在使用STA前，需要先选取一个参考点，我们可以将其称之为“树根”（根桥），从这个根开始，寻找路径。在一个网络中，我们不难发现，到达一个目的地可以有多种路径，那么当存在2条或者多天路径到达同一目的地时，我们应该怎样选择？STA通过一系列的规则将路径进行比较，选择出一条最佳路径并阻塞其他的路径。在介绍路径比较的规则前，我们先引入两个重要的概念（STP的计算中广泛地使用这两个关键概念来创建无环路拓扑）：

• Bridge ID（桥ID）

从这幅图中，可已经看出Bridge Priority=Bridge Priority+Extend System ID的（这里的Extend System ID，就是VLAN ID。）。

• Path Cost（路径开销）

Link Speed	Cost (Revised IEEE Spec)
10 Gbps	2
1 Gbps	4
100 Mbps	19
10 Mbps	100

 

 在创建无循环拓扑时，STP总是使用相同的五个步骤：

1.    Lowest BID(Bridge ID)：最小的桥ID
2.    Lowest Path Cost to Root Bridge：到达根桥的路径的总花费（常见的：Fast Interface:16，GigabitEthernet Interface:4）
3.    Lowest Sender BID(发送端！发送端！发送端！)：发送端桥ID
4.    Lowest Port Priority：端口优先级
5.    Lowest Port ID：端口号

接下来，我们通过一个拓扑图，对STP的整个运作方式进行讲解：

 

 在这张图上，标明了每个设备的MAC地址。接下来按照先前提出的步骤：

1. 找根桥：首先通过比较以上设备的BID可以发现Access2设备的MAC地址为最小的，通过选举Access2成为了这个网络中的根桥。
2. 找根接口：在这里很多人会误解根接口在跟桥上，其实根接口是不在跟桥上的！！！根接口的选择是通过我们上述提出的第二条作为比较依据，找出根桥到该设备的某个端口的最佳路径（花费最小）。于是在进行比较过后，我们可以得出：Access1的Fa0/5端口，Distribution1的Fa0/3端口，Distribution2的Fa0/3端口为根端口。在这里出现一个问题，我们发现，只通过第二条规则，对于Core来说，到达G0/1和G0/2的花费是相等的。那么这个时候，我们应该选择哪条路径哪？在接下来的分析中会给出方法。
3. 确定指定接口：这点可能是大多数人都搞不清楚的地方。在这里，需要使用第三条规则：在一条路径寻找发送端BID最小的路径。首先，我们先从一个例子来了解COST值在帧传播过程中的变化：从Access1的Fa0/5端口到Access2的Fa0/5端口的这条路径。在计算路径花费时，很多人会认为只要一发出去，COST就从0->19，其实不是的。应该是当帧到达Access1的Fa0/5端口时，cost才变为了19。所以在帧未到达Access1的Fa0/5端口时，cost=0。在这幅图中，一些闪现为橙色端口的就是被阻塞的，用来避免网络出现环路。而除开根接口和橙色接口的接口就是指定端口。那么我们只怎么确定哪些是指定端口，哪些是应被阻塞的端口的哪？通过比较sender BID来确定，在一条路径的两个端口之间比较sender BID，其中sender BID越小的就是指定端口。

当Path Cost to Root Bridge相等时，该选择哪条路径？

通过比较他们的 Port Priority和Port ID！什么是Port Priority和Port ID？见下图：

红色部分就是 Port Priority，蓝色部分就是Port ID。当路径的 Cost to Root Bridge相等时，先比较这端口的Port Priority，当Port Priority相同时，再去比较Port ID。（Port Priority和Port ID都是越小越优先。）