二层技术 STP |
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前言
环路引起的问题
广播风暴
MAC 地址表震荡
STP工作原理
STP 作用
STP 操作
根桥选举
根端口选举
指定端口选举
端口状态转换
BPDU
计时器
STP拓扑变化
根桥故障
直连链路故障
非直连链路故障
拓扑改变导致MAC地址表错误
拓扑改变导致MAC地址表变化
STP配置
STP 模式
配置交换机优先级
配置路径开销
前言
为了提高网络可靠性,交换网络中通常会使用冗余链路。然而,冗余链路会给交换网络带来环路风险,并导致广播风暴以及MAC地址表不稳定等问题,进而会影响到用户的通信质量。生成树协议STP(Spanning Tree Protocol)可以在提高可靠性的同时又能避免环路带来的各种问题。 环路会引起MAC地址表翻转,广播风暴,多帧复制等现象。 广播风暴环路会引起广播风暴 网络中的主机会收到重复数据帧。 根据交换机的转发原则,如果交换机从一个端口上接收到的是一个广播帧,或者是一个目的MAC地址未知的单播帧,则会将这个帧向除源端口之外的所有其他端口转发。如果交换网络中有环路,则这个帧会被无限转发,此时便会形成广播风暴,网络中也会充斥着重复的数据帧。 本例中,主机A向外发送了一个单播帧,假设此单播帧的目的MAC地址在网络中所有交换机MAC地址表中都暂时不存在。SWB接收到此帧后,将其转发SWA和SWC,SWA和SWC也会将此帧转发到除了接收此帧的其他所有端口,结果此帧又会被再次转发给SWB,这种循环会一直持续,于是便产生了广播风暴。交换机性能会因此急速下降,并会导致业务中断。 MAC 地址表震荡交换机是根据所接收到的数据帧的源地址和接收端口生成MAC地址表项的。 主机A向外发送一个单播帧,假设此单播帧的目的MAC地址在网络中所有交换机的MAC地址表中都暂时不存在。SWB收到此数据帧之后,在MAC地址表中生成一个MAC地址表项,00-01-02-03-04-AA,对应端口为G0/0/3,并将其从G0/0/1和G0/0/2端口转发。此例仅以SWB从G0/0/1端口转发此帧为例进行说明。 SWA接收到此帧后,由于MAC地址表中没有对应此帧目的MAC地址的表项,所以SWA会将此帧从G0/0/2转发出去。 SWC接收到此帧后,由于MAC地址表中也没有对应此帧目的MAC地址的表项,所以SWC会将此帧从G0/0/2端口发送回SWB,也会发给主机B。 SWB从G0/0/2接口接收到此数据帧之后,会在MAC地址表中删除原有的相关表项,生成一个新的表项,00-01-02-03-04-AA,对应端口为G0/0/2。此过程会不断重复,从而导致MAC地址表震荡。 STP工作原理 STP 作用 STP通过阻塞端口来消除环路,并能够实现链路备份的目的。 STP的主要作用: 消除环路:通过阻断冗余链路来消除网络中可能存在的环路。 链路备份:当活动路径发生故障时,激活备份链路,及时恢复网络连通性。 STP 操作 选举一个根桥。 每个非根交换机选举一个根端口。 每个网段选举一个指定端口。 阻塞非根、非指定端口。
STP中定义了三种端口角色:指定端口,根端口和预备端口。 指定端口是交换机向所连网段转发配置BPDU的端口,每个网段有且只能有一个指定端口。一般情况下,根桥的每个端口总是指定端口。 根端口是非根交换机去往根桥路径最优的端口。在一个运行STP协议的交换机上最多只有一个根端口,但根桥上没有根端口。 如果一个端口既不是指定端口也不是根端口,则此端口为预备端口。预备端口将被阻塞。 根桥选举每一台交换机启动STP后,都认为自己是根桥。 |
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