生成树协议的工作流程
6.生成树协议

100M
生成树端口的状态
• 交换机端口的5种STP状态
状态 转发(Forwarding) 学习(Learning) 侦听(Listening) 阻塞(Blocking) 禁用(Disable) 用途 发送和接收用户数据 构建网桥表 构建“活动”拓朴 只接收BPDU 强制关闭
生成树计时器
• 交换机开机需要等待30秒时间开始转发数据 • 当某个正在使用的链路断掉,阻塞的端口需要50秒时间开 始转发数据
(2) (6)
1)端口启用或初始化
4)端口被选为非指定端口
2)端口禁用或故障
5)转发定时器超时
3)端口被选为根端口或指定端口
6)PortFast
在STP选举过程中,端口是不能转发用户数据的。端口一开 始处于阻塞状态,这个状态只能接收BPDU; 一个接口20秒没收到BPDU,也就是到了最大时间,端口 会迚入侦听状态,这时接口可以接收BPDU,并开始发送 BPDU;
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) 网桥是交换机的前身,由于 STP是在网桥基础上开发的, 因此现在在交换机的网络中 – 选择指定端口(Designated Ports) 仍然沿用网桥这一术语
第一步:选择根网桥
50秒 15秒 35秒 15秒 20秒 20秒 阻断 倾听 最大寿命 学习 转发延迟 转发 转发延迟
STP状态机
禁 用
(1,6) (2) (2)
监听
(3) (4) (1) (2) (4) (5) (5)
阻塞
(4)
学习
(2)
转发
(2) (6)
1)端口启用或初始化
快速生成树协议

快速生成树协议1. 简介快速生成树协议(Rapid Spanning Tree Protocol,简称RSTP)是一种用于构建和维护网络中的生成树的协议。
生成树是一个无环的拓扑结构,能够确保数据在网络中以最佳路径传输,避免了网络中的循环路径,提高了网络的可靠性和性能。
RSTP是对经典生成树协议(Spanning Tree Protocol,简称STP)的改进和优化,它的设计目标是在网络拓扑结构发生变化时,尽快地适应变化,并通过快速收敛恢复网络正常运行。
2. 生成树协议的背景在一个复杂的网络中,存在着大量的交换机和链路,如果不采取措施,很容易出现网络中的循环路径。
循环路径会导致数据包在网络中不断地循环传输,浪费了网络带宽和资源,甚至会导致网络的瘫痪。
为了解决这个问题,生成树协议应运而生。
生成树协议通过在网络中选择一棵无环的拓扑结构,将网络划分为一个主干路径和多个支线路径,确保数据只在主干路径上传输,避免了循环路径的问题。
3. RSTP的特点RSTP相对于STP具有以下几个特点:3.1 快速收敛当网络拓扑结构发生变化时,RSTP能够更快地收敛,恢复网络的正常运行。
RSTP引入了Port Roles(端口角色)和Port States(端口状态)的概念,通过优化根据端口角色和状态的变化,减少了收敛时间。
3.2 兼容STPRSTP是对STP的改进,它与STP保持了一定的兼容性。
RSTP可以与STP的设备进行交互,逐步替代STP,而无需对网络基础设施进行大规模的升级。
3.3 拓扑变化通告RSTP引入了拓扑变化通告机制,当网络发生拓扑变化时,会通过特定的消息通知其他设备。
这种机制能够快速地传播拓扑变化信息,加速网络的收敛过程。
3.4 多实例支持RSTP支持在一个物理设备上运行多个独立的生成树实例。
这种支持使得网络管理员能够根据实际需求,灵活地构建多个生成树,提高网络的可用性和性能。
4. RSTP的工作原理RSTP的工作原理可以概括为以下几个步骤:4.1 生成树根选举在RSTP网络中,首先需要选举出一台交换机作为生成树的根节点(Root Bridge)。
生成树协议原理及配置

生成树工作原理以及配置1 工作原理生成树协议可应用于环路网络,通过一定的算法实现路径冗余,同时将环路网络修剪成无环路的树型网络,从而避免报文在环路网络中的增生和无限循环。
STP的基本原理是,通过在交换机之间传递一种特殊的协议报文(在IEEE 802.1D 中这种协议报文被称为“配置消息”)来确定网络的拓扑结构。
配置消息中包含了足够的信息来保证交换机完成生成树计算。
1.1技术原理STP的基本思想就是生成“一棵树”,树的根是一个称为根桥的交换机,根据设置不同,不同的交换机会被选为根桥,但任意时刻只能有一个根桥。
由根桥开始,逐级形成一棵树,根桥定时发送配置报文,非根桥接收配置报文并转发,如果某台交换机能够从两个以上的端口接收到配置报文,则说明从该交换机到根有不止一条路径,便构成了循环回路,此时交换机根据端口的配置选出一个端口并把其他的端口阻塞,消除循环。
当某个端口长时间不能接收到配置报文的时候,交换机认为端口的配置超时,网络拓扑可能已经改变,此时重新计算网络拓扑,重新生成一棵树。
2. 功能介绍:生成树协议最主要的应用是为了避免局域网中的网络环回,解决成环以太网网络的“广播风暴”问题,从某种意义上说是一种网络保护技术,可以消除由于失误或者意外带来的循环连接。
STP也提供了为网络提供备份连接的可能,可与SDH保护配合构成以太环网的双重保护。
新型以太单板支持符合ITU-T 802.1d 标准的生成树协议STP及802.1w规定的快速生成树协议RSTP,收敛速度可达到1s。
但是,由于协议机制本身的局限,STP保护速度慢(即使是1s的收敛速度也无法满足电信级的要求),如果在城域网内部运用STP技术,用户网络的动荡会引起运营商网络的动荡。
目前在MSTP 组成环网中,由于SDH保护倒换时间比STP协议收敛时间快的多,系统采用依然是SDH MS-SPRING或SNCP,一般倒换时间在50ms以内。
但测试时部分以太网业务的倒换时间为0或小于几个毫秒,原因是内部具有较大缓存。
计算机网络实习报告八生成树配置

计算机网络实习报告八生成树配置第一篇:计算机网络实习报告八生成树配置实验八生成树配置—生成树协议STP一.实验目的理解生成树协议STP的配置及原理二.实验环境两台交换机switchA和switchB,用两条链路将交换机互连,pc1与pc2在同一个网段。
三.实验内容步骤1.在每台交换机上开启生成树协议。
过程:首先进入全局配置模式通过spanning-tree语句开启生成树模式,然后进行验证生成树协议已经开启。
步骤2.设置生成树模式。
过程:通过spanning-tree语句设置生成树模式为STP (802.1D),并且通过了验证。
步骤3.设置交换机的优先级。
过程:设置交换机switchA的优先级为4096,数值最小的交换机为根交换机(也称根桥),交换机switchBde 优先级采用默认优先级(32768),因此switchA将成为根交换机。
然后通过了验证。
步骤4.综合验证测试。
A.验证交换机switchB的端口F0/1和F0/2状态。
过程:我们这组用的是交换机switchB,显示switchB的端口fastthernet0/1的状态后发现两个端口均处于阻塞状态,一直搞不清楚是为什么,所以也耽误了很长的时间,最后老师指导说有可能是前面同学的实验导致的结果,然后删除了所有状态,进行重新实验,最后使switchB的端口1处于转发状态,端口2处于阻塞状态。
B.验证网络拓扑发生变化时,ping的丢包情况。
从主机pc1到pc2(用连续ping),然后拔掉switchA与switchB的端口F0/1之间的连线,观察丢包情况,显示丢包数为30个。
C.验证网络拓扑发生变化时,交换机switchB的端口2的状态变化,并观察生成树的收敛时间。
四.实验总结通过本次实验,我理解了相关生成树协议SIP的配置及原理。
实验中主要是端口1 和端口2的状态浪费了很多时间,导致后面的验证总是不正确,最后把以前的设置全部清除后重做才使实验正确,所以以后做实验必须严谨。
STP——生成树协议

STP——⽣成树协议⼀、STP概述1、交换⽹络环路的产⽣环路造成的结果:① ⼴播风暴的形成② 多帧复制③ MAC地址表紊乱2、STP简介STP(Spanning Tree Protocol)⽣成树协议,主要作⽤是防⽌⽹桥⽹络中冗余链路形成的环路⼯作。
如上图所⽰:逻辑上断开环路,防⽌⼴播风暴的产⽣当线路故障,阻塞接⼝被激活,恢复通信,起备份线路的作⽤⼆、STP的⽣成树算法1、⽣成树算法分为3个步骤选择根⽹桥(Root Bridge)选择根端⼝(Root Ports)选择指定端⼝(Designated Ports)2、⽹桥ID(BID)⽹桥ID是唯⼀的选择交换⽹络中⽹桥ID最⼩的交换机成为根⽹桥根据⽹桥ID选择根⽹桥⽅法:⽹桥优先级⼩的为根⽹桥;在优先级相同的情况下,MAC地址⼩的则为根⽹桥3、选择根端⼝的依据到根⽹桥最低的根路径成本直连的⽹桥ID最⼩端⼝ID最⼩根路径成本:⽹桥到根⽹桥的路径上所有链路的成本之和3、带宽与路径成本的关系4、端⼝ID在⾮根⽹桥上,选择⼀个根端⼝(RP)5、指定端⼝根桥上的端⼝全是指定端⼝在每个⽹段上,选择1个指定端⼝⾮根桥上的指定端⼝,选择顺序:根路径成本较低所在的交换机的⽹桥ID的值较⼩端⼝ID的值较⼩6、端⼝阻塞在每个⽹段上选择1个指定端⼝(DP)根⽹桥上的端⼝都是指定端⼝既不是根端⼝,也不是指定端⼝,STP将这个端⼝阻塞(Block)7、介绍STP的计算过程⼆、BPDU(⽹桥协议数据单元)1、BPDU的概念Bridge Protocol Data Unit-⽹桥协议数据单元使⽤组播发送BPDU2、BPDU的类型配置BPDU拓扑变更通告(TCN)BPDU3、BPDU报⽂字段根⽹桥ID、根路径成本、发送⽹桥ID、端⼝ID根⽹桥ID:由⼀个2字节优先级和⼀个6字节⽹桥MAC地址组成,这个信息组合是已经被选定为根⽹桥的设备标识。
根路径成本:说明这个BPDU从根⽹桥传输了多远,成本是多少。
STP生成树的工作原理

STP生成树的工作原理一、STP生成树的工作原理STP的基本原理可以归纳为三步,选择根网桥RB、选择根端口RP、选择指定端口DP。
然后把根端口、指定端口设为转发状态,其它接口设为阻塞状态,这样一个逻辑上无环路的网络拓扑就形成了。
1.选择根网桥选择根网桥的依据是网桥ID,由优先级和MAC地址组成,先看优先级,优先级相同时再看MAC地址,值越小越优先选择。
根网桥的选择过程与政治选举类似。
2.选择根端口每一个非根网桥将从其接口选出一个到根网桥管理成本(ad ministrative cost)最低的接口作为根端口,选择的依据是(1)自身到达根网桥的根路径成本最低的接口。
根路径成本的计算是,接口收到BPDU中所包含的成本与接口的成本的累加。
(2)直连网桥ID最小(3)端口ID最小3.选择指定端口当一个网段中有多个网桥时,这些网桥会将他们到根网桥的管理成本都通告出去,其中具有最低管理成本的网桥将作为指定(designated)网桥。
指定网桥中发送最低管理成本的BPDU的接口是该网段中的指定端口。
在每段链路上,选择一个指定端口,选择的依据是:(1)发送最低根路径成本的BPDU的接口(2)所在网桥ID最小(3)端口ID最小总结:选举根端口,比较接收的BPDU选举指定端口,比较发送的BPDU二、STP拓扑稳定后,所以工作中的交换机接口都将处于转发或阻塞状态,生成树的工作过程如下:(1)根交换机创建成本为0的Hello BPDU,并向其所有接口转发出去(2)邻接的非根网桥将接收的hello数据包中的成本加上接收端口的成本后,从指定端口转发出去。
(3)每经过一个hello时间周期根网桥重复步骤(1),非根网桥重复步骤(2),直到网络拓扑发生变化。
总结一下:STP拓扑稳定后,根网桥通过每2s的hello时间创建和发送helloBPDU,非根网桥通过根端口接收BPDU,并且从从指定端口转发改变后的BPDU。
各交换机通过接收到得的BP DU 消息,来保持各端口状态的有效,直到拓扑发生变化。
实验五:生成树协议

一、生成树协议(STP,Spanning Tree Protocol)STP的主要任务是阻止在第2层网络(网桥或交换机)上产生网络环路。
它警惕地监视着网络中的所有链路,通过关闭任何冗余的接口来确保在网络中不会产生环路。
STP采用生成树算法(STA),它首先创建一个拓扑数据库,然后搜索并破坏掉冗余的链路。
运行STA算法之后,帧就只能被转发到保险的有STP挑选出来的链路上。
生成树协议目前常见的版本有STP(生成树协议IEEE802.1d)、RSTP(快速生成树协议IEEE802.1w)、MSTP(多生成树协议IEEE802.1s)。
注:STP是第2层协议,用来维护一个无环路的交换式网络。
生成树术语:根桥(Root brigde):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-都是根据根桥来判断来做出选择的。
BPDU(桥协议数据单元):所有交换机之间都交换信息,并利用这些信息来选出根交换机,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)中的参数进行比较,它们将BPDU传送给某个邻居,并在其中放如入它们从其他邻居那里收到的BPDU。
桥ID(Bridge ID):STP利用桥ID来跟踪网络中的所有交换机。
桥ID是由桥优先级(在所有Cisco交换机上,默认的优先级为32768)和MAC地址的组合来决定的。
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,并在所有交换机上更新STP拓扑数据库,以防止环路并对链路失效采用补救措施。
端口开销(Port cost):当两台交换机之间有多条链路且都不是根端口时,就根据端口开销来决定最佳路径,链路的开销取决于链路的带宽。
STP(生成树协议讲解) PPT

Single Port Aggregated Link 2 Ports Aggregated Link 3 Ports Aggregated Link 4 Ports
了解STP消除环路的思想 掌握STP的基本概念 掌握STP计算过程 掌握STP的端口状态 掌握STP拓扑改变处理过程 了解STP的不足
目录
STP介绍 STP基本概念 STP计算过程 STP端口状态 STP拓扑改变处理过程 STP协议的不足
交换机转发流程回顾
PCA
00-0D-56-BF-88-10
Page4
目的端口
E0/2 E0/3 ..... .....
目的端口
E0/5 E0/6 ..... .....
环路引起的问题之一 —— 广播风暴
PCA
广播 1
SWA
4
4
2
3
SWB
Page5
交换机学习MAC地址表回顾
PCA
00-0D-56-BF-88-10
1 SWA
E0/2 2
E0/3
3 PCB
00-0D-56-BF-88-20
1000Mbps
10Gbps
双工状态
-
Single Port Aggregated Link 2 Ports Aggregated Link 3 Ports Aggregated Link 4 Ports
Single Port Aggregated Link 2 Ports Aggregated Link 3 Ports Aggregated Link 4 Ports
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生成树协议的工作流程
The spanning tree protocol (STP) is a network protocol that ensures a loop-free topology for Ethernet networks. 生成树协议 (STP) 是一种网络协议,可以确保以太网网络的无环拓扑结构。
By designating a single switch as the root bridge, STP calculates the shortest path for each switch to the root bridge, effectively preventing broadcast storms and network loops. 通过将单个交换机指定为根桥,STP 计算每个交换机到根桥的最短路径,有效地防止了广播风暴和网络环。
The workflow of the spanning tree protocol involves several steps, including root bridge election, port states, and topology changes. 生成树协议的工作流程包括几个步骤,包括根桥的选举、端口状态和拓扑变化。
The first step in the spanning tree protocol workflow is the election of the root bridge. 生成树协议工作流程的第一步是选举根桥。
The root bridge is the central point of the spanning tree and serves as the reference point for all other switches in the network. 根桥是生成树的中心节点,作为网络中所有其他交换机的参考点。
During the root bridge election, switches exchange bridge protocol data units (BPDUs) to determine which switch has the lowest bridge ID, and this switch
becomes the root bridge. 在根桥的选举过程中,交换机交换桥协议数据
单元(BPDUs) 以确定哪个交换机具有最低的桥ID,并且此交换机成为根桥。
Once the root bridge is elected, the spanning tree protocol determines the port states for each switch in the network. 一旦根桥选举完成,生成树协议将确定网络中每个交换机的端口状态。
There are several port states in STP, including blocking, listening, learning, and forwarding. 生成树协议中有几种端口状态,包括阻塞、监听、学习和转发。
During the port state transitions, switches go through a series of checks to ensure that loops are not formed and that multicast and broadcast traffic is forwarded appropriately. 在端口状态转换期间,交
换机经历一系列的检查,以确保不会形成环,并且可以适当地转发多播和广播流量。
In the event of a topology change, the spanning tree protocol goes through a reconfiguration process to adapt to the new network structure. 如果发生拓扑变化,生成树协议将经历重新配置过程以适应新的网络结构。
During this process, switches exchange topology change notifications to inform other switches of the changes and update their port states accordingly. 在此过程中,交换机交换拓扑变化通知,以通知其他交换机变化情况,并相应地更新其端口状态。
This ensures that
the spanning tree protocol can dynamically adjust to network modifications while maintaining a loop-free topology. 这确保了在保持无环拓扑的同时,生成树协议可以动态调整到网络的修改。
The spanning tree protocol is essential for ensuring the stability and reliability of Ethernet networks. 生成树协议对于确保以太网网络的稳定性和可靠性至关重要。
Without STP, network loops and broadcast storms can cause significant disruptions and downtime, leading to decreased productivity and increased troubleshooting efforts. 没有生成树协议,网络环和广播风暴可能会导致明显的中断和停机,从而导致生产率下降和故障排除工作的增加。
By following the workflow of the spanning tree protocol, network administrators can effectively manage and optimize the spanning tree topology to ensure seamless communication and data transmission. 通过遵循生成树协议的工作流程,网络管理员可以有效地管理和优化生成树拓扑,以确保无缝的通信和数据传输。
In conclusion, the spanning tree protocol plays a crucial role in maintaining a loop-free topology and preventing network disruptions. 总之,生成树协议在维持无环拓扑和预防网络中断方面起着至关重要的作用。
By following the process of root bridge election, port
state determination, and topology change adaptation, STP ensures that Ethernet networks operate efficiently and reliably. 通过遵循根桥选举、端口状态确定和拓扑变化适应的过程,生成树协议确保以太网网络运行高效和可靠。
Network administrators should be familiar with the workflow of the spanning tree protocol to effectively manage and troubleshoot network issues. 网络管理员应熟悉生成树协议的工作流程,以便有效管理和解决网络问题。
Ultimately, STP contributes to the overall performance and stability of Ethernet networks, making it an indispensable protocol in modern networking environments. 最终,生成树协议有助于提高以太网网络的整体性能和稳定性,成为现代网络环境中不可或缺的协议。