Cisco 生成树协议STP/RSTP

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IEEE 802.1d标准的生成树协议STP及IEEE 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。SDH保护 倒换动作对MAC层是不可见的。这两个层次的保护可以协调工作，设置一定的“拖延时间”（hold-off），一般不会出现多次倒换问题。

 
　　3.VLAN对生成树的影响

 
　　1、网络容错能力不强;

 
　　2、报文在环路网络中容易增生和无限循环；

 
　　3、不利在VLAN中实现流量负载均衡

 
　　生成树协议运行生成树算法(STA).生成树算法很复杂，但是其过程可以归纳为以下3个步骤：

 
　　（1）选择根网桥

 
　　（2）选择根端口

 
　　（3）选择指定端口

 
　　关于选择根网桥：选择根网桥的依 据是网桥ID，网桥ID由网桥优先级和网桥MAC地址组成。网桥的默认优先级是32768.使用show mac-address-table时，显示在最前面的MAC地址就是计算时所使用的MAC地址。网桥ID值小的为根网桥，当优先级相同时，MAC地址小 的为根网桥。

 
　　关于选择根端口：选择顺序为：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。端口ID由端口优先级与端口编号组成。默认的端口优先级为128.

 
　　关于选择指 定端口：每个网段上选 择一个指定端口。选择顺序为：根路径成本较低→所在交换机的网桥ID值较小→端口的ID值较小。另外，根网桥的接口皆为指定端口，因为根网 桥上端口的根 路径成本为0。