交換機配置教程 生成樹協(xié)議STP防止環(huán)路(1)

前面曾經(jīng)有過一篇文章，介紹如果企業(yè)只使用一臺交換機來組網(wǎng)，就會存在單點故障，如果交換機壞了，此時的幾個模塊之間都無法進行正常的工作，客戶機不能訪問服務器，不能連接internet，不能訪問打印機，也就是一點發(fā)生故障，則整網(wǎng)絡無法正常工作。所以在一般的交換式網(wǎng)絡中，我們都需要對交換機進行冗余，但是引入冗余又會發(fā)生一個問題，一個很嚴重的問題，就是網(wǎng)絡環(huán)路。那么網(wǎng)絡環(huán)路會帶來廣播風暴、多重復數(shù)據(jù)幀、MAC地址表不穩(wěn)定等因素。那么大家可以看到網(wǎng)絡環(huán)路的問題確實不小，解決方法就是利用生成樹協(xié)議STP。

Spanning-Tree Protocol：簡稱為STP，該協(xié)議可應用于環(huán)路網(wǎng)絡，通過一定的算法實現(xiàn)路徑冗余，同時將環(huán)路修剪成無環(huán)路的樹型網(wǎng)絡，從而避免報文在環(huán)路網(wǎng)絡中“長生不老”。

以太網(wǎng)交換所所實現(xiàn)的快速生成樹協(xié)議RSTP(Rapid Spanning Tree Procotol)是生成樹協(xié)議的優(yōu)化版，其“快速”體現(xiàn)在根端口和指定端口進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的延時在某種條件下大大縮短，從而縮短了網(wǎng)絡拓撲穩(wěn)定所需要的時間。

MSTP(Multiple Spanning Tree Procotol)是多生成樹協(xié)議的縮寫，該協(xié)議兼容STP和RSTP。

咱們來詳細介紹一下STP：STP是為克服冗余網(wǎng)絡中透明橋接的問題而創(chuàng)建的，目的是通過協(xié)商一條到根網(wǎng)橋的無環(huán)路徑來避免和消除網(wǎng)絡中的環(huán)路，它通過判定網(wǎng)絡中存在環(huán)路的地方并動態(tài)阻斷冗余鏈路來實現(xiàn)這個目的。通過這種方式，它確保到每個目的地都只有一個路徑，所以永遠都不會產(chǎn)生環(huán)路。

將環(huán)路中的一個次優(yōu)接口設置在Block(阻止)狀態(tài)，從而將環(huán)路打破。注意，僅僅是該接口設置為Block狀態(tài)，僅僅是一個狀態(tài)，而不是真正的將此接口關閉。因為一旦網(wǎng)絡中其他鏈路出現(xiàn)了問題，這個被block的接口還可以還原為forwarding(轉(zhuǎn)發(fā))狀態(tài)。如圖所示：

基本思想：在此把每個交換機稱為網(wǎng)橋，所以我們在介紹的時候，如果講到網(wǎng)橋，就知道是指的交換機就可以了。每個交換機在啟動的時候，都認為自己是根橋，那么就討論開始競爭到底誰當根，大家定義好一個游戲規(guī)則，在網(wǎng)橋之間傳遞特殊的消息BPDU(Bridge Procotol Data Unit)網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元，包含足夠的信息做以下工作：從網(wǎng)絡中的所有網(wǎng)橋中，選出一個作為根網(wǎng)橋，然后再計算本網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋的最短路徑。而且根橋是每2秒鐘發(fā)送一次BPDU。BPDU數(shù)據(jù)幀中包括了很多內(nèi)容，如圖所示：

我們在這里只關心網(wǎng)橋ID(包括兩個字節(jié)的優(yōu)先級和6個字節(jié)的MAC地址)。

選擇根橋的方法是比較每一個交換機的Bridge ID也就是橋ID，這個橋ID的格式是：

有兩部分組成：一個是橋優(yōu)先級，一個是MAC地址，但是思科的交換機優(yōu)先級默認都是32768，如果優(yōu)先級相同，再比較后面的MAC地址，MAC肯定是不同的，所以小的就是根橋，

在一個網(wǎng)絡中，只能有一個根網(wǎng)橋，其他的網(wǎng)橋就稱為非根橋;根橋上的每一個端口都稱為指派端口，也可以說根橋上的每個端口都是根端口，但是非根橋上的端口叫法就不同的，非根橋有一個端口叫根端口，其他端口叫非指派端口。

剛才我們說了，如果有多個交換機，選擇根網(wǎng)橋使用的是bridgeID，那這里在非根橋上我怎么知道哪個是根端口，哪個是非指派端口呢，這里也有一個準則，就是依次比較每個端口到達根網(wǎng)橋所花代價+優(yōu)先級+MAC地址+端口號(從左到右依次比較軟小者)，這里又可以分為是一個交換機的多個端口和多個交換機的多個端口之間如果選擇。

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