网络基础知识STP协议
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
广域网通常需要连接不同的局域网，STP协议可以通过防止网络环路和优化网络性能来提 高网络的可靠性和性能。
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stp协议的工作原理
• 工作原理：STP通过在交换机之间传递特殊的桥接 协议数据包，来检测网络中的环路，并切断环路， 从而避免广播风暴的产生。
stp协议的特点
特点：STP协议具有以下特点
01
02
自动发现网络中的环路；
自动配置，易于管理和维护；
03
04
可以防止广播风暴的产生；
可以检测到网络中的故障；
配置交换机的STP端口状态。使用命令“interface GigabitEthernet0/0”进入端口配置模式
04
stp协议与其他协议的比较
stp协议与rstp协议的比较
端口状态
RSTP的端口状态机比STP更加复 杂，包括休眠状态、监听状态、 学习状态、转发状态和禁用状态 ，而STP仅有阻塞、监听和学习 三个状态。
STP协议对网络设备要求高
STP协议要求网络设备支持相应的协议和算法，对设备的性能和兼容性有一定的要求。
stp协议的应用场景
企业网络
企业网络通常要求高可靠性和稳定性，STP协议可以通过防止网络环路和优化网络性能来 满足这些要求。
园区网
园区网通常需要覆盖较大的地理区域，STP协议可以通过平衡网络负载和优化网络性能来 提高网络的可用性和效率。
stp协议
汇报人： xx年xx月xx日
目 录
• stp协议简介 • stp协议的工作过程 • stp协议的配置方法 • stp协议与其他协议的比较 • stp协议的优缺点
01
stp协议简介
stp协议的定义
STP协议
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
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）
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
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(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？
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！。
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广播风暴的产生
• 当网络中存在物理环路，会产生广播风暴
广播风暴最终会 导致网络资源耗 A查MAC地址表，目 尽，交换机死机！ C 标地址在表中不存在， A广播这个帧 形成双向广播环， B与C查MAC地址表， 广播永远不会停止， 未知目标地址，B与C 产生广播风暴 广播该帧
Hale Waihona Puke ABaabb
STP协议介绍
2字节 取值范围：0 ～ 65535 缺省值：32768
6字节
STP选择根网桥举例
• 根据网桥ID选择根网桥
优先级：32768 MAC地址： 000d.2800.b102
C 以本拓朴为例， 介绍STP的计算 过程 下一步：选择根端口
Root Bridge
A
优先级：4096 MAC地址： 000d.2800.b100
端口优先级
端口编号
8位 取值范围：0 ～ 255 缺省值：128
8位
STP选择根端口举例
• 在非根桥上， 选择一个根端口（RP）
在B和C上，到达 A最近的端口是B 和C的根端口 Root Port
C
优先级：32768 MAC地址： 000d.2800.b102
100M
100M 下一步：选择指定端口 Root Bridge
Root Bridge
DP
A
经过STP计算后的逻辑拓朴
BID：32768 000d.2800.b100 BID：32768 000d.2805.c100 100M B
Root Bridge
A
100M 100M
C BID：32768 000d.2810.d100
D BID：32768 000d.2811.e100
BPDU（桥协议数据单元）
• 交换机之间使用BPDU来交换STP信息
• BPDU
有没有想过，交换机 怎么知道其他交换机 – Bridge Protocol Data 的网桥 UnitID －桥协议数据单元 ？怎么知道 哪个端口的根路径成 使用组播发送BPDU，组播地址为： 本最小？
•
01-80-c2-00-00-00
Root Port 100M B
DP
A
优先级：4096 MAC地址： 000d.2800.b100
优先级：32768 MAC地址： 000d.2800.b101
STP计算结果
• 经过STP计算，最终的逻辑结构为无环拓朴
优先级：32768 MAC 地址： 备份线路 000d.2800.b102
C
100M
本章结构
STP的功能 防止广播风暴 算法 STP的工作原理 STP协议 PVST 配置 BPDU包 生成树端口的状态 工作原理
EthernetChannel
交换机工作原理
• 根据MAC地址表转发数据帧，如果地址未知，则广播
A查MAC地址表， 目的地址在表中不 存在 A广播这个数据帧
C
A
B
aa
bb
Root Port
A
优先级：4096 MAC地址： 000d.2800.b100
100M
B 优先级：32768 MAC地址： 000d.2800.b101
选择指定端口的依据
• 在每个网段上，选择1个指定端口
– 根桥上的端口全是指定端口 – 非根桥上的指定端口：
• 根路径成本最低 • 端口所在的网桥的ID值较小 • 端口ID值较小
A
优先级：4096 MAC地址： 000d.2800.b100
100M
B 优先级：32768 MAC地址： 000d.2800.b101
STP举例
BID：32768 000d.2800.b100 BID：32768 000d.2805.c100 100M RP B DP 100M 100M RP 100M C DP BID：32768 000d.2810.d100 D BID：32768 000d.2811.e100 RP 100M Block
STP是在网桥基础上开发的， 因此现在在交换机的网络中 仍然沿用网桥这一术语 第一步：选择根网桥
选择根网桥的依据
• 网桥ID（BID）
– 网桥ID是唯一的，交换机之间选择BID值最小的交换机 作为网络中的根网桥
数字越小，优先级越大 网桥优先级 选择根网桥的目的是为了给将 生成的树形结构确定一个树根 网桥的MAC地址
• STP － Spanning Tree Protocol（生成树协议）
• 逻辑上断开环路，防止广播风暴的产生 • 当线路出现故障，断开的接口被激活，恢复通信， 起备份线路的作用
C
A
B
STP的算法
• STP将一个环形网络生成无环拓朴的步骤：
– 选择根网桥（Root Bridge） – 选择根端口（Root Ports） – 选择指定端口（ Designated Ports） 网桥是交换机的前身，由于
第 2章
STP协议
本章目标
• 能够通过配置交换机的网桥优先级，来选择合适 的根网桥，使网络的整体稳定性提高
• 能够通过PVST的配置实现交换网络的负载分担
– 理解STP的工作原理 – 了解PVST与CST的区别 – 掌握PVST的配置命令
• 能够正确的配置上行速链路和速端口
• 能够配置EthernetChannel
路径成本：100
Port 1
A Root Bridge
B
C
C的Port 1根路径成本＝19＋100＝119
路径成本
• 路径成本根据链路带宽的高低规定
链路带宽（Mb/s）
10 16 45 100 155 622 1000 10000 100 62 39 19 14 6 4 2
路径成本
端口ID
• 端口ID的组成
STP选择指定端口举例
• 在每个网段选择1个指定端口（DP）
这个端口既不是根端 口，也不是指定端口， STP将这个端口阻塞 C （Block） 100M Root 根网桥上的端口 Bridge 都是指定端口 DP DP 在这个网段上，B的 优先级：32768 网桥ID较小，所以B MAC地址： 上的端口为指定端口 000d.2800.b102 100M
B 优先级：32768 MAC地址： 000d.2800.b101
选择根端口的依据
• 在非根网桥上选择一个到根网桥最近的端口作为 根端口
• 选择根端口的依据是：
– 根路径成本最低 – 直连的网桥ID最小 – 端口ID最小
根路径成本
• 根路径成本－是网桥到根网桥的路径上所有链路 的成本之和
路径成本：19
• BPDU分为2种类型：