通信互联网技术知识点精讲之生成树协议

       下面是由希赛小编整理的通信互联网技术知识点精讲之生成树协议，希望能帮助学友们。具体内容如下：

       生成树协议

       生成树协议（STP）是由Sun微系统公司工程师拉迪亚？珀尔曼（Radia Perlman）博士发明的。使用珀尔曼博士发明的这种方法能够达到二层路由的理想境界：冗余和无环路运行。

       如果不采用生成树协议，每一台交换机将无限地复制它们收到的第一个数据包，直到内存耗尽和系统崩溃为止。在二层，没有任何东西能够阻止这种环路的事情发生。生成树协议在当前可用的连接都有效时关闭一个或者多个冗余连接，而在当前连接出现故障后，再启用这些被关闭的冗余连接。生成树协议决定使用哪一个连接完全取决于网络的拓扑结构。

       生成树协议拓扑结构的思路是，二层网络设备网桥能够自动发现一个没有环路的拓扑结构的子网，也就是一个生成树，树状的结构是不会出现环形的。生成树协议还能够确定有足够的连接通向这个网络的每一个部分。它将建立整个局域网的生成树。当首次连接网桥或者发生拓扑结构变化时，网桥都将进行生成树拓扑的重新计算。

       当一个网桥收到某种类型的“设置信息”（一种特殊类型的桥接协议数据单元，BPDU）时，网桥就开始从头实施生成树算法。这种算法从根网桥的选择开始。根网桥（rootbridge）是整个拓扑结构的核心，顾名思义，它处于这个“生成树”的根部，所有的数据实际上都要通过根网桥。在手工设置根网桥时要特别注意。对于思科设备来言，其根网桥的选择过程暴露出一些问题，就是过分简单化。思科硬件通常使用最低的MAC地址，具备这些地址的设备通常是网络中最陈旧的设备，因而其交换速度常是最慢的，而从根网桥在网络中的位置看，它负荷却最重。生成树构建的下一步是让每一个网桥决定通向根桥的最短路径，这样各网桥就可以知道如何到达这个“中心”.这一步会在每个局域网进行，它选择指定的网桥，或者与根桥最接近的网桥。指定的网桥将数据从局域网发送到根桥。最后一步是每个网桥要选择一个根端口。根端口是“用来向根桥发送数据的端口”.注意，一个网桥上的每一个端口，甚至连接到终端系统（计算机）的端口，都将参加这个根端口选择，除非将端口设置为“忽略”.

       上面就是生成树算法的过程。但是，这还不能解释生成树在现实世界中实际的功能。但这种计算是破坏性的。要进行这种计算，网桥必须停止所有的通信。网桥要经过一系列的测试和学习阶段，只有在拓扑结构建立起来之后才开始发送数据。网桥只有在拓扑机构改变的时候或者网桥得到一个BPDP包时才会进行，事实上，这种计算发生的频度很高。

       当一个物理连接的网桥新网桥连线时，它将发送重新设H BPDU,其他连接的设备将进照施行》当生成树协议开始计算的时候。所有的通信都要停止大约50s.这些时间可以说是物有所值，因为这被限制在一个很短的停机时间内。如果交换机被挤暴，或者缺少多余的路径，将会出现一直的停机。

       另外，很多现代厂商已经实现了快速生成树协议，这是生成树协议的一个改进版本。它更加注意在重新计算拓扑时的开销，并且与老版本的协议兼容。在大多数情况下，它可以把以前多达50s的计算时间缩短到不足3s.

       启用生成树功能可以通过多个连接把两个网桥连接在一起，并且不产生环路。如果连接之中的一个网桥坏了，可以绕过这个网桥，使用另一个网桥。这个工作原理是虽然现用的交换机封锁其备用的连接，但是，它默默地监听BPDU更新并且仍然知道哪一个连接通向根桥。这就是说，如果进行了适当的设置，如果其中一个物理连接碰巧是-条虚拟局域网trunk线，会出现什么情况呢？如果只有一个运行的生成树实例，这个生成树可能会发现_k中的一个网络不应该使用这个连接（turnk端口汇聚将多条物理连接汇聚为一个带宽更大的逻辑连接）。除了关闭整个连接之外，没有其他的选择。

       对于每一个虚拟局域网一个生成树协议（PVST/per-VLAN spanning trees）的情况，当启用这项功能的时候，一个网桥将为该网桥上的每一个虚拟局域网运行一个生成树实例。如果一个trunk连接包含虚拟局域W丨、2和3,它可以决定虚拟局域网1和2不能使用哪条路径，但是仍然允许虚拟局域网3使用这条路径。在复杂的网络中，还有许多虚拟局域网3只有一个出口的情况，这可能是因为管理员要限制虚拟局域网3访问的范围。如果不使用PVST,而且trunk端U被生成树封锁，这个网桥上的虚拟局域网3将失去与其局域网的其他方面的连接。建议使用PVST.

       发送BPDU数据的任何端口都能够引起网络中断。这也包括运行ettercap软件和其他非法程序的计算机。一定要在所有的端口启用类似于思科的“BPDU-Guard”这样的技术来封锁BPDU数据包。这些BPDU数据包不仅能够引起生成树协议重新进行计算，而且一台计算机也可以参加投票并且赢得这个选择。

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