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stp协议
2012-4-0602:12:14
生成树协议（stp）理解STP的工作原理会配置PVST+实现交换网络负载分担了解BPDU（桥协议数据单元）简介在实际的网络环境中，物理环路可以提高网络的可靠性，当一条线路断掉的时候，另一条链路仍然可以传输数据。但是，在交换网络中，当交换机接收到一个未知目的地址的数据帧时，交换机的操作是将这个数据帧广播出去，这样，在存在物理的交换网络中，就会产生一个双向的广播环，甚至产生广播风暴，导致交换机死机。这就产生一个矛盾，需要物理环路来提高网络可靠性，而环路又可能产生广播风暴，如何才能两全其美呢？本章将要讲述的STP，就是用来解决这个矛盾的。STP协议在逻辑上断开网络的环路，防止广播风暴的产生，而一旦正在用的线路出现故障，逻辑上被断开的线路又被连通，继续传输数据。本章重点：STP的工作原理配置PVST+以实现交换网络的负载分担本章难点：STP的工作原理４.１STP概述４.１.１交换网络环路的产生
图4.1物理拓扑如图４.１所示，PC1和PC2通过交换机相连。网络初始状态时，PC1与PC2通信过程如下。（１）在网络通信最初，PC1的ARP条目中没有PC2的MAC地址，根据ARP原理PC1首先会发送一个ARP广播请求（请求PC2的MAC地址）给交换机SW1.（２）当SW1收到ARP的广播请求时，根据交换机转发原理，SW1交换机会将广播帧从除接收端口之外的所有端口转发出去（即该广播会从F０/1和F０/2分别转发给SW2和SW3）。（３）SW2收到广播帧后，同样根据交换机转发原理，将广播帧从F0/2和连接PC2的端口转发，同样，SW3收到广播帧后，将其从F0/2端口转发。（４）SW2从F0/2端口收到从SW3发送的广播帧后，将其从F0/2和连接PC2的端口转发；同样，SW3收到从SW2发送的广播帧后。将其从F0/1端口转发。（５）SW1分别从SW2、SW3收到广播帧。然后将从SW2收到的广播帧转发给SW3，而将从SW3收到的广播帧发给SW2.SW1、SW2和SW3会将广播帧相互转发，这时网络就形成了一个环路。而交换机之间并不知道，这将导致广播帧在这个环路中永远循环下去（如图４.２所示）４.２广播风暴的产生在实际网络环境中情况要复杂的多，当广播帧经过交换机时，交换机就以指数的形式生成广播帧（交换机从除收到该广播帧之外的所有端口转发广播帧）。这种广播帧会越来越多，最终形成广播风暴，导致网络瘫痪。这种广播风暴只有在物理环路消失时才可能停止。但是环状的物理链路能够的网络提供备份线路，增强网络的可靠性。这在网络设计中是必要的，因此，这就需要一种解决方法，一方面保证网络的可靠性，另一方面还要防止广播风暴的产生。STP协议就是用来解决这个问题。STP协议并不是断掉物理环路，而是在逻辑上断开环路，防止广播风暴的产生。４.１.２STP简介STP就是把一个环形的结构改变成一个树形的结构。STP协议就是用来将物理上存在环路的网络，通过一种算法，在逻辑上阻塞一些端口，来生成一个逻辑上树形结构。如图４.３所示，对于三台交换机构成环路的网络，在使用STP协议后，交换机SW2与SW3连接链路的一个端口被协议从逻辑上阻塞，这条线路也就不能再传输数据了，也就是从逻辑上打破了环路。当正常通信的链路发生故障时，被逻辑上阻塞的链路被重新激活，使数据能从这条链路正常传输图４.３三台交换机STP功能示意１图４.４三台交换机STP功能示意２
那么STP协议如何实现将环形结构的拓扑变成树形结构呢？STP协议如何知道哪些接口应该阻止，哪些接口应该用来传输数据呢？它依据的算法是什么样的？下面将详细讲解IEEE802.1dSTP的工作原理。４.２STP工作原理４.２.１生成树算法及验证（STP选举过程）１.生成树算法生成树协议运行生成树算法（STA）。生成树算法很复杂，但是其过程可以归纳为以下三个步骤。（１）选择根网桥（ROOTBRIDGE）（２）选择根端口（ROOTPORTS）（３）选择指定端口（DESIGNATEDPORTS）*******************************************************************************名词解释：网桥的交换机的前身，由于STP是在网桥基础上开发的，因此现在交换机的网络中仍然沿用网桥这一术语。******************************************************************************下面以一个例子来讲解这几个步骤的选择过程，它采用如图４.５所示的网络拓扑。

图４.５STP收敛过程示例拓扑图要将图所示的网络结构变成一个无环的拓扑，首先，STP要选择根网桥，前面讲过，STP是将一个环形的拓扑变