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交换机配置教程:生成树协议STP防止环路

时间:2015-01-21

前面曾经有过一篇文章,介绍如果企业只使用一台交换机来组网,就会存在单点故障,如果交换机坏了,此时的几个模块之间都无法进行正常的工作,客户机不能访问服务器,不能连接internet,不能访问打印机,也就是一点发生故障,则整网络无法正常工作。所以在一般的交换式网络中,我们都需要对交换机进行冗余,但是引入冗余又会发生一个问题,一个很严重的问题,就是网络环路。那么网络环路会带来广播风暴、多重复数据帧、MAC地址表不稳定等因素。那么大家可以看到网络环路的问题确实不小,解决方法就是利用生成树协议STP。

Spanning-Tree Protocol:简称为STP,该协议可应用于环路网络,通过一定的算法实现路径冗余,同时将环路修剪成无环路的树型网络,从而避免报文在环路网络中“长生不老”。

以太网交换所所实现的快速生成树协议RSTP(Rapid Spanning Tree Procotol)是生成树协议的优化版,其“快速”体现在根端口和指定端口进入转发状态的延时在某种条件下大大缩短,从而缩短了网络拓扑稳定所需要的时间。

MSTP(Multiple Spanning Tree Procotol)是多生成树协议的缩写,该协议兼容STP和RSTP。

咱们来详细介绍一下STP:STP是为克服冗余网络中透明桥接的问题而创建的,目的是通过协商一条到根网桥的无环路径来避免和消除网络中的环路,它通过判定网络中存在环路的地方并动态阻断冗余链路来实现这个目的。通过这种方式,它确保到每个目的地都只有一个路径,所以永远都不会产生环路。

将环路中的一个次优接口设置在Block(阻止)状态,从而将环路打破。注意,仅仅是该接口设置为Block状态,仅仅是一个状态,而不是真正的将此接口关闭。因为一旦网络中其他链路出现了问题,这个被block的接口还可以还原为forwarding(转发)状态。如图所示:

基本思想:在此把每个交换机称为网桥,所以我们在介绍的时候,如果讲到网桥,就知道是指的交换机就可以了。每个交换机在启动的时候,都认为自己是根桥,那么就讨论开始竞争到底谁当根,大家定义好一个游戏规则,在网桥之间传递特殊的消息BPDU(Bridge Procotol Data Unit)网桥协议数据单元,包含足够的信息做以下工作:从网络中的所有网桥中,选出一个作为根网桥,然后再计算本网桥到根网桥的最短路径。而且根桥是每2秒钟发送一次BPDU。BPDU数据帧中包括了很多内容,如图所示:

我们在这里只关心网桥ID(包括两个字节的优先级和6个字节的MAC地址)。

选择根桥的方法是比较每一个交换机的Bridge ID也就是桥ID,这个桥ID的格式是: