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做网络的工程师,平时在工作和学习中经常看到STP这个技术,你知道为什么会出现这个技术吗?在网络发展初期,透明网桥是一个不得不提的重要角色。它比只会放大和广播信号的集线器聪明的多,它会悄悄把发向它的数据真的原Mac地址和端口号记录下来,下次碰到这个目的Mac地址的报文就只从记录中的端口号发送出去。除非目的Mac地址没有记录在案,或者目的Mac地址本身就是多播地址,才会向所有端口发送。通过透明网桥,不同的局域网之间可以实现互通,网络可操作的范围得以扩大。而且由于透明网桥具备Mac地址学习功能,而不会像how那样造成网络豹纹冲撞泛滥。但是金无足赤,透明网桥也有它的缺陷,它的缺陷就在于它的透明传输。透明网桥并不能像路由器那样织到豹纹可以经过多少次转发。
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一旦网络存在环路,就会造成豹纹在环路内不断循环和增生,甚至造成恐怖的广播风暴。之所以用恐怖二字,是因为在这种情况下,网络将变得不可用,而且在大型网络中故障不好定位,所以广播风暴式二层网络中灾难性的故障。在这种大环境下,扮演着救世主角色的STP协议来到人间。STP英文全称SP protocol,中文意思就是生成数协议。STP协议的基本思想十分简单。大家知道,自然界中生长的树是不会出现环路的,如果网络也能够像一棵树一样生长,就不会出现环路。于是STP协议中定义了根桥、根端口、指定端口、路径、开销等概念,目的就在于通过构造一颗自然数的方法,达到裁剪冗余环路的目的。
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同时实现链路备份和路径最优化。用于构造这棵树的算法称为生成树算法SPA。要实现这些功能,网桥之间必须要进行一些信息的交流,这些信息交流单元就称为配置消息BP Du。是一种二层豹纹,目的Mac是多波地址,零一-八零-C2-零零-零零-零零。所有支持STP协议的网桥都会接收并处理收到的BP Du报文,该报文的数据区里携带了用于生成数计算的所有有用信息。要了解生成树协议的工作过程也不难。首先进行跟桥的选举,选举的依据是网桥优先级和网桥Mac地址组合成的桥ID,桥ID最小的网桥将成为网络中的根桥。
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根桥所有端口的角色都成为指定端口,进入转发状态。接下来,其他网桥将各自选择一条最粗壮的树枝作为到根桥的路径,相应端口的角色就成为根端口,进入转发状态。根桥和跟端口都确定之后,一棵树就生成了。下面的任务是裁剪冗余的环路,这个工作是通过阻塞非根桥上相应端口来实现的,生成数经过一段时间默认只是30秒左右稳定之后。所有端口要么进入转发状态,要么进入阻塞状态。do仍然会定时从各个网桥的指定端口发出,以维护链路的状态。如果网络拓扑发生变化,生成数就会重新计算,端口状态也会随之改变。当然,生成树协议还有很多内容在这里不可能一一介绍。之所以花这么多笔墨介绍生成数的基本原理,是因为它太基本了。其它各种改进型的生成数协议都是以此为基础的,基本思想和概念都大同小异。RSTP和MSTP瑞哥下期带你了解。
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