网络基础：（五）STP生成树

admin 2021年03月08日 1,257次浏览

STP 的主要任务是防止第2层网络(网桥或交换机)出现网络环路，它警惕地监视着网络以找出所有可用链路，并关闭任何冗余链路以确保不会出现环路

1、STP相关名词

根桥（Root Bridge）根桥是指拥有最佳桥囚的网桥
BPDU 指网络中所有交换机都需要相互交换的、用于根交换机选举的信息
桥ID STP使用桥ID跟踪网络中的所有交换机，桥ID由桥优先级和桥MAC地址共同决定，在网络中拥有最小桥 ID的网桥将成为根桥
非根桥（Designated Bridge） 指除了根桥外的所有网桥。非根桥会与所有的网桥交换 BPDU，并在所有交换机上更新 STP 拓扑数据库，以防止环路并对链路失效提供保障措施
端口开销 当两台交换机间存在多条链路时，端口开销用于确定最佳路径，一条链路的开销取决于链路的带宽
根端口（Root Port）与根桥直接相连的链路所在的端口，或者是通往根桥路径开销最低的端口
指定端口（Designated Port） 指定端口时专门指定的，通过其根端口到达根桥开销最低的端口，指定端口会被标记为转发端口
非指定端口 开销比指定端口高的端口，非指定端口将被设置为阻塞状态，不能进行转发
转发端口 能够进行数据帧转发的端口，可以是根端口或指定端口
阻塞端口 不能转发帧的端口，设置阻塞端口是为了避免环路

桥 ID 将用于 STP 域中根桥的选举，并且当多个候选者的可用根端口和路径开销相等时，桥 ID 也可以确定此 STP 域中剩余设备的根端口，其包括了设备的优先级和 MAC 地址

为了确定根桥，需要将每个桥的优先级和它的 MAC 地址结合起来，如果两个交换机碰巧拥有相同的优先级数值，那么MAC地址就成为决定哪个设备具有最低(最佳 )ID 的依据

端口状态	目的	说明
Forwarding	端口既转发用户流量也处理BPDU报文。	只有根端口或指定端口才能进入Forwarding状态。
Learning	设备会根据收到的用户流量构建MAC地址表，但不转发用户流量。	过渡状态，增加Learning状态防止临时环路。
Listening	确定端口角色，将选举出根桥、根端口和指定端口。	过渡状态。
Blocking	端口仅仅接收并处理BPDU，不转发用户流量。	阻塞端口的最终状态。
Disabled	端口不仅不处理BPDU报文，也不转发用户流量。	端口状态为Down。

当交换机上的所有端口都转换到了转发或阻塞模式时，就会形成会聚，在会聚完成之前，无法转发数据，从阻塞转换到转发模式通常会需要等待一定的时间

因为从阻塞到转发的典型的生成树拓扑会聚需要一定的时间，这样在服务器或主机上就会引发超时的问题，针对这样的问题，可以在个别端口上关闭STP协议即可

RSTP删除了3种端口状态，新增加了2种端口角色，并且把端口属性充分的按照状态和角色解耦；此外，RSTP还增加了相应的一些增强特性和保护措施，实现网络的稳定和快速收敛

RSTP的状态规范把原来的5种状态缩减为3种:
- 如果不转发用户流量也不学习MAC地址，那么端口状态就是Discarding状态。
- 如果不转发用户流量但是学习MAC地址，那么端口状态就是Learning状态。
- 如果既转发用户流量又学习MAC地址，那么端口状态就是Forwarding状态。
RSTP与STP端口状态对比