网络基础知识STP协议

stp 协议STP协议。

STP（Spanning Tree Protocol）是一种用于构建网络环路的冗余拓扑结构的协议。

它是一种数据链路层协议，用于防止网络中的数据包在交换机之间无限循环。

STP协议的主要作用是在网络中选择一条最佳路径，从而避免数据包在网络中出现循环。

STP协议的工作原理是通过选举一台交换机作为根交换机，其他交换机通过计算路径成本来确定到达根交换机的最佳路径。

在网络中，每个交换机都会发送BPDU（Bridge Protocol Data Units）消息来通知其他交换机自己的状态和路径成本，通过这些信息交换机可以计算出最佳路径。

STP协议的工作过程可以分为以下几个步骤：1. 根交换机选举，在网络中，交换机会发送BPDU消息来竞选根交换机的位置，每个交换机都会比较接收到的BPDU消息的优先级和MAC地址来确定根交换机的位置。

2. 路径计算，一旦根交换机选举完成，其他交换机会根据接收到的BPDU消息计算到达根交换机的路径成本，选择最佳路径。

3. 端口状态，每个交换机的端口会根据计算出的最佳路径状态来确定是开启、关闭还是阻塞状态，从而构建出一棵不含环路的树状拓扑结构。

STP协议的优点在于可以避免网络中的数据包出现循环，确保数据包能够按照最佳路径进行传输，提高网络的稳定性和可靠性。

同时，STP协议还可以实现冗余路径的备份，当某条路径出现故障时，可以快速切换到备用路径，提高网络的容错能力。

然而，STP协议也存在一些缺点，比如当网络中有大量冗余路径时，STP协议的收敛时间会变长，影响网络的性能。

此外，STP协议在大型网络中的扩展性也不足，无法很好地适应复杂的网络环境。

为了解决STP协议的一些缺点，IEEE制定了RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）和MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）等改进版本，来提高网络的收敛速度和适应性。

STP协议一、概念 (2)二、网络结构 (2)1、常见类型 (2)2、环路造成的影响 (2)三、STP协议 (3)1、BPDU（桥协议数据单元） (3)2、阻塞接口计算 (4)3、STP端口状态 (4)四、RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol 快速生成树) (5)五、MSTP 多生成树协议 (5)六、链路聚合 (6)一、概念STP(spanning tree protocol)，生成树协议，解决二层网络所带来的环路问题。

为了保证网络具有一定的可靠性，通常会采用环形的网络来保证网络的冗余备份性。

二、网络结构1、常见类型通常为了保证接入层到汇聚层的可靠性，会采用如下两种解决方案。

如上两种方案，在交换机的工作原理机制中，会产生环路。

2、环路造成的影响环路造成的影响，主要是因为广播风暴导致的。

大致会有如下问题：1.Mac地址表震荡2.主机收到大量重复帧3.链路带宽拥塞4.交换机转发性能下降5.冲击网关设备三、STP协议STP协议在工作的过程中将形成环路的接口通过计算BPDU进行阻塞。

阻塞接口不收发数据。

从而消除环路，当网络线缆出现故障，该阻塞接口自动打开，恢复网络通信，从而实现链路备份。

1、BPDU（桥协议数据单元）是生成树协议计算将某个接口阻塞掉的唯一依据。

包括如下信息：桥id：优先级和mac，优先级默认值32768.这个值可以修改，修改的值必须为4096的倍数。

（根桥主要依据，越小越优）根路径cost：交换机到达根桥的路径开销。

以接口带宽计算得来。

（非根桥选根接口的主要依据）发送方桥id：转发根桥BPDU的交换机桥id。

发送方接口id：接口优先级+端口号码默认128，16倍数。

2、阻塞接口计算冗余类型网络，会在几个接口之间形成环路，STP实质是比较BPDU，进行计算，将非根非指定接口阻塞。

根桥：一个区域下只有一个根桥。

非根桥：除了根桥，就是非根桥。

选阻塞接口步骤：1.所有交换机之间选根桥。

STP理论1. 概述Spanning Tree Protocol（STP）是一种用于在局域网（LAN）中创建无环网络拓扑的协议。

它的主要目的是防止桥接环路的产生，在一个拓扑中选择合适的桥接路径，并屏蔽其他冗余路径，以确保网络的高可用性和可靠性。

STP是IEEE 802.1D 标准中定义的一种协议，它已经被广泛应用于以太网交换机和网络设备中。

2. STP的工作原理STP的工作原理基于一个树的概念，该树由桥接设备之间的链接构成。

STP通过选择一个根桥（Root Bridge）以及配置相应的端口状态（Blocking、Listening、Learning和Forwarding）来构建一个无环的网络拓扑。

2.1 根桥的选举在一个STP拓扑中，会选择一个桥作为根桥。

这个根桥将成为拓扑的根节点，并作为所有其他桥之间的比较标准。

STP 通过比较桥的优先级和MAC地址来选举根桥，优先级越低的桥将有更大的机会成为根桥。

如果优先级相同，则比较MAC 地址，MAC地址较小的桥将成为根桥。

2.2 端口状态的设置STP在桥接设备的端口上可以有四种状态：Blocking、Listening、Learning和Forwarding。

•Blocking：该端口将被阻止转发数据帧，只能接收BPDU协议信息。

用于阻止环路的产生。

•Listening：该端口开始接收BPDU协议消息，并进行STP计算，但此时还不转发数据帧。

•Learning：该端口继续接收BPDU协议消息，进行STP计算，并开始学习MAC地址。

此时可以开始转发数据帧了。

•Forwarding：该端口正常转发数据帧。

3. STP的计算过程STP的计算过程主要由以下几个步骤组成：3.1 根桥选举在网络中所有桥设备会根据优先级和MAC地址进行比较，选举出一个根桥。

3.2 根端口和指定端口的选择每个桥设备通过计算到达根桥的最短路径成本来选择根端口（Root Port）和指定端口（Designated Port）。

⽹络初级篇之STP（概念原理）⼀、什么是STP ⽣成树协议（Spanning Tree Protocol，STP），是⼀种⼯作在OSI⽹络模型中的第⼆层(数据链路层)的通信协议，基本应⽤是防⽌交换机冗余链路产⽣的环路.⽤于确保以太⽹中⽆环路的逻辑拓扑结构.从⽽避免了⼴播风暴,⼤量占⽤交换机的资源。

⼆、STP初始化阶段 ⽹络中所有的桥设备在使能STP协议后，每⼀个桥设备都认为⾃⼰是根桥。

这时候每台设备仅仅收发配置BPDU，⽽不转发⽤户流量，所有的端⼝都处于Listening状态。

所有桥设备通过交换配置BPDU后才进⾏根桥、根端⼝和指定端⼝的选举⼯作。

三、STP中的概念 BPDU：是运⾏STP的交换机之间交换的消息帧。

BPDU内包含了STP所需的路径和优先级信息，STP便利⽤这些信息来确定根桥以及到根桥的路径。

BID：BID报⽂长度为8，包含2字节的桥优先级与6字节的桥背板mac地址。

桥优先级的取值为0--65535，缺省值为32768。

PID：端⼝优先级+端⼝ID（端⼝优先级默认为128，端⼝ID为端⼝的编号） 累计根路开销：对从设备端⼝到达根桥路经的各端⼝（除根桥上的指定端⼝外）的各段链路的路径开销值（也称链路开销值）进⾏累加。

同⼀交换机上不同端⼝的路径开销值为0。

根桥：是STP⽣成树的“树根” 根端⼝：就是在所有⾮根桥上的不同端⼝之间选举出⼀个到根桥最优路径的端⼝，根端⼝在每个⾮根设备上有且只有⼀个。

（最优路径：端⼝到根桥的累计根路径开销最⼩） 指定端⼝：是在每⼀个物理⽹段的不同端⼝之间选举出⼀个指定端⼝。

阻塞端⼝：关闭数据转发，以打破环路。

使其成为⼀种“预备端⼝”的形式存在。

对端：接收数据时发送⽅，也就是链路对端的桥四、根桥的选举 在交换⽹络中所有运⾏STP协议的交换机上选举出⼀个唯⼀的根桥，根桥的选举是根据桥BID中优先级与mac地址来确定的（先对⽐桥优先级，优先级最⼩的为根桥；当桥优先级都相等时，对⽐mac地址，mac地址⼩的为根桥）。

stp的名词解释在计算机网络领域中，STP代表着“Spanning Tree Protocol”（生成树协议），这是一种网络协议，用于防止网络环路的发生，并确保数据能够通过最佳路径进行传输。

STP被广泛应用于局域网（LAN）和广域网（WAN），以确保网络的高效性和稳定性。

本文将对STP的原理和应用进行探讨，从而给读者提供更深入的了解。

一、STP的原理STP的主要目标是通过选择根桥（Root Bridge）来构建一个没有环路的网络拓扑，从而实现环路的消除。

在一个由多个交换机组成的网络中，STP确保每个交换机都有一个唯一的根桥，并且它们之间的路径是最佳的，即最短的。

STP工作的基本原理是通过计算每个交换机之间的路径成本，选择一个根桥，并剔除其他冗余的路径，从而形成一棵生成树。

所谓的“路径成本”是指每个端口到根桥的距离，通常是通过比较每个交换机的优先级和MAC地址来确定。

当网络中有多个路径连接到根桥时，STP会计算每个路径的成本，选择成本最低的路径作为活动路径，而其他路径则被设置为备用路径。

当活动路径出现故障或不可用时，备用路径将会自动启用，从而实现网络的冗余和高可用性。

二、STP的应用STP被广泛应用于以太网（Ethernet）中，特别是在大型局域网中。

其主要应用包括如下几个方面：1. 网络冗余：STP允许在物理链路故障时自动切换到备用路径，以确保数据传输的连续性。

这种网络冗余的实现对于业务关键的应用来说非常重要，可以避免因链路故障而导致的数据丢失或延迟。

2. 负载均衡：当多个路径都连接到根桥时，STP可以根据路径的成本选择最佳路径，从而实现负载均衡。

通过合理配置STP的参数，可以让数据在网络中分散传输，提高网络带宽的利用率。

3. 拓扑优化：STP可以根据网络中各个交换机的位置和连接关系自动构建生成树，从而优化网络拓扑结构。

通过选择最佳路径，STP可以减少网络中的冲突和延迟，并提供更稳定和可靠的数据传输。

生成树协议(STP)在计算机网络中的应用生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）是一种用于在计算机网络中构建冗余路径并避免网络环路的协议。

它是一种链路层协议，常用于以太网中。

在局域网中，当网络拓扑发生变化时，可能会出现环路的情况，可能导致网络中出现广播风暴，影响网络性能。

为了解决这个问题，STP被引入，它可以自动选择合适的路径，构建一棵树状结构，以避免环路。

STP的工作原理如下：1. 每个网络设备（交换机）都有一个唯一的桥优先级（Bridge Priority）值，以及一个桥ID（Bridge ID），桥ID由桥优先级和MAC地址组成。

2. 当网络启动时，STP协议会通过选举的方式选择一个交换机作为根桥（Root Bridge），根桥的桥ID最小。

3. STP通过在网络中发送BPDU（Bridge Protocol Data Unit）的方式进行交流。

BPDU 中包含了交换机的桥ID以及与根桥之间的最短路径开销。

4. 当收到BPDU时，交换机会比较自己的桥ID和收到的BPDU中的桥ID，并根据比较结果选择一个最优的路径。

如果自己的桥ID更小，则发送自己的BPDU，如果收到的桥ID更小，则更新自己的桥ID，并重新发送BPDU。

5. 根据最短路径的原则，STP会选择一条路径作为根路径（Root Path），其他路径将被标记为不活跃状态。

6. 当网络中某个链路发生故障或恢复时，STP会自动调整路径，以保持网络的稳定性。

1. 避免环路：STP可以自动选择一条路径，并将其他路径标记为不活跃状态，从而避免网络中出现环路。

2. 冗余路径：STP可以构建冗余路径，在网络中发生故障时，可以迅速切换到备用路径，以确保网络的可用性和容错性。

3. 负载均衡：当网络中有多条可用路径时，STP可以根据路径的开销选择最优的路径，实现负载均衡。

生成树协议（STP）通过构建冗余路径并避免网络环路，可以提高网络的可用性、容错性和稳定性，在计算机网络中具有广泛的应用。

⽹络中STP是什么意思？有什么作⽤？
先看⼀下官⽅的定义：STP（Spanning Tree Protocol）是⽣成树协议的英⽂缩写。

该协议可应⽤于在⽹络中建⽴树形拓扑，消除⽹络中的环路，并且可以通过⼀定的⽅法实现路径冗余，但不是⼀定可以实现路径冗余。

⽣成树协议适合所有⼚商的⽹络设备，在配置上和体现功能强度上有所差别，但是在原理和应⽤效果是⼀致的。

⾸先、我们从官⽅的定义可以提炼⼀些信息：
1. STP是⽣成树协议（定义）
2. STP适⽤于所有的拓扑（作⽤）
3. STP⽤于在⽹络中建⽴树形拓扑、消除⽹络中的环路。

（作⽤）
4. STP适⽤于所有⼚商的⽹络设备（作⽤）
5. STP的收敛时间较慢，通常是30秒，特殊情况下要到50秒，难以适应当前数据⽹络中业务的需要。

（补充）
下⾯我们着重对于第三点进⾏解释。

举个栗⼦：交换机收到报⽂之后就会进⾏转发，如下图，当三个交换机形成⼀个圆之后，它们会不断的收到报⽂，不断的发出报⽂。

这样⽆⽌境的接受和发送，我们称之为⼴播风暴。

就是风暴⼀样不停的轮转着。

如何解决这个风暴呢？
答：切断其中⼀条路径。

开启STP后，交换机会根据BPDU选举出根桥，继⽽确定根端⼝、指定端⼝和阻塞端⼝，虽然是逻辑上的阻塞，也相当于切断了那⼀条路径。

再看时发现，交换机A和交换机C依然可以通过B 进⾏报⽂的交换。

但是不会形成⼴播风暴了，通过这就是STP⽣成树的保护机制了。

还有关于STP的其他知识，例如STP的根桥选举、BPDU、端⼝⾓⾊、端⼝状态等有兴趣的话，欢迎⼤家⼀起探讨哦！。

STP STP协议是一种网桥协议，它是有STP来动态地找出冗余链路，并创建生成树拓扑数据库。

网桥之间相互交换BPDU信息，以检测出网络中的环路，然后通过关闭所选择的网桥接口来删除这些环路。

根桥（Root bridge）根桥是桥ID最低的网桥。

对于STP来说，关键的问题是为网络中所有的交换机推选的一个根桥，并让根桥成为网络中的焦点。

在网络中，所有其他的决定——比如哪一个端口要被阻塞，哪一个端口要被置为转发模式——都是根据根桥的判断来做出选择的。

BPDU 所有的交换机相互之间都交换信息，并利用这些信息来选出根交互机，也根据这些信息来进行网络的后续配置。

每台交换机都对桥协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit，BPDU）中的参数进行比较，它们将BPDU传送个某个邻居，并在其中放入他们从其他邻居那里收到的BPDU。

桥ID （Bridge ID）STP理由他来跟踪网络中的所有交换机。

桥ID是由桥优先级（在所有的Cisco交换机上，默认的优先级为32768）和基本mac地址的结合来决定的。

在网络中，桥ID 最低的网桥就成为根桥。

非根桥（Nonroot bridge）除了根桥外，其他所有的网桥都是非根桥。

它们相互之间都交换BPDU。

并在所有的交换机上更新STP拓扑数据库，以防止环路并对链路失效采取补救措施。

根端口（Root port）根端口是指直接练到根桥的链路所在的端口，或者到根桥的路劲最短的端口。

如果有多条链路连到根桥，就通过检查每条链路的带宽来决定端口的开销，开销最低的端口就成为根端口。

如果多条链路的开销相同，就是有桥ＩＤ小一些的那个桥。

如果多条链路来自同一台设备，就使用端口号最低的那条链路。

指定端口（Designated port）根端口或者有最低开销的端口就是指定的端口，指定端口被标记为转发端口。

端口开销（Port cost）当两台交换机之间使用多条链路，且都不是根端口时确定的开销，链路的开销取决与链路的带宽。

STP协议（知识点）一、如何保证数据的可靠传递（提供冗余）1.当交换机的某一个端口坏掉，导致交换机之间通信不能进行。

为了解决上面的问题，我们把交换机之间通过“双线”进行连接，双保险。

需要把两个端口合并成一个“通道”，原先的”f0/11和f0/12”两个端口，合并成一个“channel-group 1”2.当交换机之间通信的时候，如果交换机整体坏掉了。

那么即使是双保险的“通道”也无法保证数据的传递。

所以解决的方法是在网络中组成多互联的交换机。

【注意】在组成多交换机的互联中可能形成闭合的通信环路。

在保证数据可靠传递的前提下，我们必须要组成多交换机的互联。

同时，只需要解决互联中的环路问题，就能保证数据的可靠传递。

解决“环路”问题，我们使用到了一种“STP 协议（生成树协议）”一、生成树协议1.需要在网络拓扑交换机中找到一个作为“根”交换机。

这个根交换机必须是通信过程中的关键节点。

【注意】交换机的角色包括“根交换机”“非根交换机”2.以根交换机为依据，计算到达目的地的“最优”路径。

保持这条最优路径的通畅。

其他的到达目的地的“非最优”路径，从技术角度上，对数据包进行阻塞。

【注意】是否是最优路径需要通过cost值计算得来。

然后为连接网线的交换机端口确定角色“指定端口”：保持通畅“根端口”：保持通畅“非指定端口”：保持对数据的（阻塞）3.在交换机之间需要相互的传递“BPDU”的数据包，用以协商上面所述的（1）（2）两个问题。

（1）解决“根”的选举。

在BPDU数据包中有一个“BID”字段，哪一个交换机的“BID”字段的数值“小”，哪一个交换机就是“根交换机”。

更改交换机的“BID”字段中的优先级SW3(config)#spanning-tree vlan 10 priority 4096//针对交换机“SW3”，把它的针对vlan 10 分组的优先级设置为“4096”【注意】如何确定交换机之间的对STP协议的认同SW1#show spanning-tree vlan 20//查看vlan 20 的生成树情况。