生成树01生成树简介及STP原理详解

生成树01生成树简介及STP原理详解（精选2篇）

篇1：生成树01生成树简介及STP原理详解

生成树【01】生成树简介及STP原理详解

为什么要使用生成树协议

生成树协议是二层链路上的协议，

如上图所示，在二层网络中，交换机起到了很重要的作用，如果有一台交换机出现故障会影响网络的使用，为了避免存在单点故障，在实际的二层链路中会采用链路冗余，也就是采用交换设备之间多条联络连接，即多台交换机之间都有连接，这样即使一台交换机故障了，也可以使用其他交换机。这就是链路冗余。

这种做法虽然很好，但是会产生一个致命的问题，各个交换机设备之间都有链路连接，数据报到达目的主机的路线会增多，从而使数据报在交换机之间不断的被转发，形成一个环路。

多链路形成环路的致命问题

1. 形成广播风暴： 数据报在环路在不断的被广播转发形成广播风暴。

2. 多重复帧复制： 交换机在接受到不确定单播帧时，将执行泛洪操作，这意味着，在环路中一个单播帧在传输中被复制为多个复本，

3. MAC地址表不稳定： 如果交换机在不同的端口收到同一个帧，它的MAC数据库将会变得不稳定。

以上三种情况不论是哪一种，都将会使二层网络链路发生崩溃。

解决问题分析

我们知道之所有发生这种情况的原因是二层链路形成了环路，为什么形成环路呢？是因为数据帧为到达目的主机会在各个相连的交换机之间互相复制转发和传输形成环路。

如果我们能给各个数据帧指定一条到达目的主机的最短路径，那么就不会形成环路了，因为数据帧是沿着我们给定的路线传输。这样就解决了因数据帧胡乱传输而形成的环路问题，进而解决了以上的种种问题，而且还能是实现链路冗余的目的。那么这条指定的最短路径要怎么指定呢？可以在链路中加上一个协议，这个协议就是生成树协议。

生成树协议有哪些

IEEE协会通过了IEEE802.1d协议，即开天辟地的第一代生成树协议STP，这个协议和其他协议一样，都是随着网络的不断发展而不断更新换代的。到现在为止，该协议一共有三代;

篇2：生成树01生成树简介及STP原理详解

在上一篇文章中了解了STP的运行原理，当STP网络中的拓扑发生变化时，交换机端口从阻塞状态变化到转发状态，需要等待的时间是30-50秒，最短为2的Forward delay time，最长为Max-age time加上两倍的Forward delay time时间，这个时间对于现在高速发达的网络来说是不能接受的，如何改进STP中这种时间长的缺点呢？ 那就运用到了RSTP（快速生成树协议）

RSTP简介

RSTP又叫快速生成树协议，它是IEEE802.1w，改进了STP，缩短了网络的收敛时间，RSTP的收敛时间最快可以缩短1s之内，RSTP的算法和STP基本一致。

RSTP端口角色

在根端口和指定端口的基础上增加了两个端口：

1.替代端口： 作为根端口的备份端口，该类端口为当前根端口到根网桥提供一条替代路径

2. 备份端口： 作为指定端口的备份端口，该类端口为指定端口到达生成树叶提供一条备份路径。这个端口仅当两个端口在一个由一个点对点链路组成的环路上连接时，或者当交换机有两个或多个到达共享LAN网段的连接时可以存在。

一个具有根端口或者指定角色的端口是包括在活跃拓扑结构中的，而一个具有交替或备份角色的端口是不在活跃拓扑结构之中的。

RSTP端口状态

RSTP和STP所包含的端口状态比较

从上图中可以看出，RSTP只有3种端口状态 ： 丢弃、学习、转发。

它把STP中的阻塞、侦听、禁用统一用一种状态（丢弃）来替代。这样端口可以直接跨过侦听状态进入转发状态，而不必等待侦听状态中的时间等待了。

RSTP快速过渡机制原理及RSTP与STP区别

与STP相比，唯一不同的是RSTP解决了STP算法对任何端口只要从阻塞状态迁移到转发状态必须经过2倍的 Forward delay（包括侦听到学习的等待时间和由学习到转发的等待时间）时间的缺点，

相对于STP，RSTP有了如下的几点改进，也是RSTP实现快速收敛的原理。

RSTP之所以比STP快速收敛时间，主要体现在如下3个方面：

1.BPDU报文的发送

STP中：根交换机从指定端口发送BPDU报文，非根交换机从根端口接受BPDU。如果非根交换机没有从根端口收到BPDU报文，也不会自己发送BPDU报文，这样网络中某交换机没有收到BPDU报文时，它并不能确定是否与上游交换机之间的链路发生了故障。

RSTP中：根交换机每隔HelloTime时间发送BPDU，而对于非根交换机而言，即使没有收到BPDU报文，自己也会每隔Hello Time指定的时间（默认2s）发送包含自身信息的BPDU报文。那么这样对于下游交换机来说，如果指定端口在3个连续的Hello Time时间内没有收到来自根交换机发送的BPDU时，那么交换机会认为和上游交换机的链路出现故障，并进行老化处理。而STP中则是需要等待BPDU的老化时间20s，所以相比之下，RSTP发现链路故障所需要的时间更短。

2.边缘端口和链路类型

边缘端口：边缘端口是直接连接终端站点的网桥端口，如果在一个RSTP交换机上通过使用spanning-tree portfast接口配置命令把一个端口配置为边缘端口，则这个边缘端口会立即转变为转发状态。也就是说对于直接连接主机的端口（边缘端口）直接跳过了侦听和学习状态而进入到转发状态。也就不用等待侦听和学习状态的时间了。这样就实现了快速收敛。

链路类型：在RSTP中，链路分为点到点链路和共享式链路。

点到点链路： 端口工作在全双工模式下，一般认为是点到点链路，可以通过使用spanning-tree link-type接口配置命令进行默认双工设置

如果通过一个点对点链路把一个端口与另一个端口连接起来，并且本地端口成

为指定端口，则该端口将使用“建议-同意握手”机制与其他端口进行协商，