資料整理于網絡資料、書本資料、AI，僅供個人學習參考。
STP協議
環路的危害
單點故障
- PC之間的互通鏈路僅僅存在1個
任何一條鏈路出現問題，PC之間都會無法通信
解決辦法
- 提高網絡可靠性
增加冗余/備份鏈路
- 增加備份鏈路后交換網絡上產生二層環路
PC1訪問PC2，PC1知道PC2的IP地址，但不知道PC2的MAC地址
PC1會發送ARP廣播（目的MAC為全FFFF數據幀）
- 環路導致廣播風暴
交換機收到廣播幀后，會從除接收端口外的其他所有接口廣播
廣播幀在交換機之間一直循環下去，眾多的廣播幀最終形成廣播風暴
- 廣播風暴導致網絡不可用（癱瘓）
廣播幀增多形成廣播風暴，從而導致鏈路擁塞，并極大消耗設備資源，最終導致網絡擁塞不可用，還會導致設備宕機不可用
消除環路：STP協議
STP概述
- STP：生成樹協議（IEEE 802.1d）
STP：Spanninng Tree Protocol（生成樹協議）
通過阻塞某個接口在邏輯上斷開環路，防止廣播風暴，破除二層環路
當主線路故障，阻塞接口被激活，主線路恢復，備份線路再次被阻塞
交換機之間通過周期性的發送BPDU報文，來實現STP的功能
- BPDU：橋協議數據單元
Bridge Protocol Data Unit — 橋協議數據單元，即STP協議的報文
也稱二層的“心跳報文”，周期性發送，默認每2秒發送1次
組播發送，組播MAC地址為：01-80-C2-00-00-00
- 總結STP協議的作用
- 物理環路網絡中，通過生成樹協議，邏輯上斷開某個端口，從而形成一個邏輯無環拓撲，避免廣播風暴。
- 當現在鏈路出現問題，被禁用的鏈路可以重新啟動，從而形成新邏輯無環拓撲，起到了鏈路備份的作用。
STP工作原理
- STP工作原理
-
選舉根交換機
-
在每個非根交換機上選舉1個根端口
-
在每條鏈路（每個網段）上選舉1個指定端口
-
阻塞非根端口、非指定端口
選舉根交換機
- 根網橋（根交換機）
STP引入根橋（Root Bridge）概念
在一個STP網絡中，根橋只有一個
STP初始化時。所有的交換機都認為自己是”根交換機“
交換機之間通過比較BID來確定根交換機，BID值小的為根交換機
- 網橋ID（BID）
STP協議為交換機取的名字，用于在交換網絡中唯一標識該設備
BID是優先級與MAC地址組成，BID值越小越優先
BID優先級取值范圍：0~61440、默認值：32768
BID優先級步長值：4096（0或4096的倍數）
- 通常根據BID優先級，選擇根交換機
BID值小的為根交換機，首先比較優先級，優先級小的為根交換機
如果優先級一致，則MAC地址小的為根交換機
STP配置命令
- 啟動或關閉交換機的STP功能
默認情況下交換機的STP功能處于開啟狀態
[Huawei]stp {enable|disable}
- 選擇交換機的STP運行模式
默認情況下交換機的STP允許模式為MSTP
[Huawei]stp mode {stp|rstp|mstp}
- 修改交換機的STP優先級，設置根交換機
[Huawei]stp priority 4096 //設置STP的優先級4096
- 查看生成樹狀態信息
[Huawei]display stp
選舉根端口和指定端口
- 指定端口定律
在每條鏈路上選擇一個指定端口
根交換機的接口全是指定端口
- 選舉指定端口原則
- 一條鏈路上，到根交換機的根路徑開銷值最小的端口，即指定端口
- 如果根路徑開銷相同，則比較接口所在交換機的BID，越小越優
- 如果交換機的BID也相同，則比較PID，越小越優
生成樹算法的結果
- 最后剩下的端口，被阻塞
- 最終形成“數據轉發路徑”
- 被“阻塞”的鏈路。作為“備份”鏈路
BPDU
BPDU
- BPDU的4個關鍵字段，用于選舉交換機角色和端口角色
STP的收斂
- STP端口的5中狀態
- STP的3中計時器，用于維護STP
Hello時間：端口發送BPDU報文的時間間隔，默認是2s
抓發延遲（Forward delay）：端口從偵聽到學習狀態，分別停留的時間
最大老化時間（Max Age）：一個端口最大的“沒有接收BPDU”的時間間隔
- STP的收斂時間為：30s~50s，非常慢
)