"生成树协议的基本原理-STP技术讲解PPT"
生成树协议(STP,Spanning Tree Protocol)是局域网(LAN)中解决路径回环问题的关键技术。其基本思想是通过构建一棵逻辑上的生成树,这棵树定义了网络中各个节点之间的连接关系,确保数据包在网络中唯一路径的传输,从而避免了因路径回环导致的数据包无限循环转发和网络拥塞。
透明网桥在早期被广泛应用于拓展LAN的能力,它们能够自主学习并维护站点的地址信息。然而,当网络中存在回路时,未标记的数据包可能会在回路中无限循环,引发网络拥塞。生成树协议应运而生,它的主要目标是消除桥接网络中的路径回环,并提供冗余链路作为故障恢复的备用路径。
生成树协议的运作主要包括以下几个步骤:
1. **选举根网桥**:所有网桥通过交换配置消息(BPDU,Bridge Protocol Data Unit)来确定网络中最小桥ID的网桥作为根网桥。桥ID由两部分组成,优先级和MAC地址,优先级更低的网桥被视为更优。
2. **计算最短路径**:每个网桥计算自身到根网桥的最短路径,路径开销作为衡量标准,通常与链路带宽相关。
3. **指定网桥和指定端口**:对于每个LAN,离根桥最近的网桥成为指定网桥,负责LAN的数据转发。在每个网桥上,除了根端口外,还有指定端口,这些端口构成了生成树的一部分。
4. **根端口选择**:每个网桥选择一个根端口,该端口提供了到根网桥的最低路径开销。
5. **阻塞非必要端口**:非根端口和非指定端口被阻塞,以确保数据包只沿着生成树路径传输,从而消除回环。
配置消息(BPDU)是STP通信的基础,它包含根网桥ID、根路径开销、指定网桥ID和指定端口ID等关键信息。BPDU使用固定的目的MAC地址(桥的组播地址)和源MAC地址(发送BPDU的桥的MAC地址),并且具有特定的LLCHeader和Payload结构。BPDU的值域包括协议ID、协议版本、BPDU类型、标志位、根桥ID、根路径开销、指定桥ID等,这些信息用于网桥间的通信和状态更新。
通过STP,网络可以在保持冗余链路的同时,有效防止回环并提供链路故障的恢复机制,保证了网络的稳定性和可靠性。在实际应用中,生成树协议的改进版本如RSTP(快速生成树协议)和MSTP(多实例生成树协议)进一步提高了收敛速度和网络资源的利用率。