生成樹(shù)協(xié)議

STP（跨越 樹(shù) 協(xié)議）生成樹(shù)協(xié)議是生成樹(shù)協(xié)議的簡(jiǎn)稱。這個(gè)協(xié)議可以用來(lái)在網(wǎng)絡(luò)中建立樹(shù)形拓?fù)洌W(wǎng)絡(luò)中的環(huán)路，通過(guò)一定的方法實(shí)現(xiàn)路徑冗余，但不是必須的。生成樹(shù)協(xié)議適用于所有制造商網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它在配置和功能強(qiáng)度上不同，但其原理和應(yīng)用效果是一致的。

STP的基本原理是通過(guò)在交換機(jī)之間傳遞特殊的協(xié)議消息，網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元（Bridge   Protocol   Data   Unit, BPDU for short）確定網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。有兩種BPDU，配置BPDU（Configure  BPDU）和TCN BPDU。前者用于計(jì)算無(wú)環(huán)生成樹(shù)，后者用于在二層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/a>發(fā)生變化時(shí)，縮短MAC條目的刷新時(shí)間（從默認(rèn)的300秒縮短到15秒）

跨越 樹(shù) 協(xié)議(STP)在IEEE802.1D文檔中定義。該協(xié)議的原理是按照樹(shù)形結(jié)構(gòu)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌W(wǎng)絡(luò)中的環(huán)路，避免由于環(huán)路的存在而導(dǎo)致的廣播風(fēng)暴。

跨越 樹(shù) 協(xié)議(STP)基本思想是遵循'樹(shù)'網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，樹(shù)的根是一個(gè)稱為根橋的橋設(shè)備，根橋的建立是由交換機(jī)或網(wǎng)橋的BID決定的（Bridge ID）當(dāng)然，BID最低的設(shè)備成為第二層網(wǎng)絡(luò)中的根橋。BID由網(wǎng)橋優(yōu)先級(jí)和MAC地址組成，不同廠商的設(shè)備網(wǎng)橋優(yōu)先級(jí)的字節(jié)數(shù)可能不同。從根橋開(kāi)始，一步步形成一棵樹(shù)根橋定期發(fā)送配置的BPDU，非根橋接收配置的BPDU，刷新最佳BPDU并轉(zhuǎn)發(fā)。這里的最佳BPDU是指當(dāng)前根橋發(fā)送的BPDU。如果接收到較低的BPDU（新接入的設(shè)備將發(fā)送BPDU，但其BID大于當(dāng)前根橋的BID）接收到較低BPDU的設(shè)備會(huì)將自己存儲(chǔ)的最佳BPDU發(fā)送給新接入的設(shè)備，以通知當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中的根橋；如果收到的BPDU更好，將重新計(jì)算生成樹(shù)拓?fù)洹．?dāng)非根橋從上次收到最佳BPDU起具有最長(zhǎng)的服務(wù)壽命時(shí)（Max Age，默認(rèn)20s）當(dāng)未收到最佳BPDU時(shí)，端口將進(jìn)入偵聽(tīng)狀態(tài)，設(shè)備將生成TCN BPDU并從根端口轉(zhuǎn)發(fā)從指定端口接收TCN3356BPDU的上級(jí)設(shè)備將發(fā)送確認(rèn)，然后將TCN3356BPDU發(fā)送給上級(jí)設(shè)備這一過(guò)程將一直持續(xù)到根橋，然后根橋?qū)⒃陔S后發(fā)送的BPDU配置中攜帶一個(gè)標(biāo)志，表示拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)已發(fā)生變化，網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備都會(huì)收到該信息。整個(gè)收斂時(shí)間約為50s。

生成樹(shù)協(xié)議的主要應(yīng)用是避免局域網(wǎng)中的單點(diǎn)故障、網(wǎng)絡(luò)環(huán)路，解決環(huán)形以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題“廣播風(fēng)暴”問(wèn)題，從某種意義上來(lái)說(shuō)，是一種網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)，可以消除由于錯(cuò)誤或意外造成的循環(huán)連接。STP還提供了為網(wǎng)絡(luò)提供備份連接的可能性，可以配合SDH保護(hù)形成以太環(huán)網(wǎng)的雙重保護(hù)。新的以太網(wǎng)單板支持IEEE 802.1d標(biāo)準(zhǔn)和IEEE 802的生成樹(shù)協(xié)議STP.1w指定的快速生成樹(shù)協(xié)議RSTP，收斂速度可以達(dá)到1s。

但是由于協(xié)議機(jī)制本身的限制，STP保護(hù)比較慢（甚至1s的收斂速度也可以 不滿足運(yùn)營(yíng)商級(jí)的要求）如果在城域網(wǎng)中使用STP技術(shù)，用戶網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)蕩會(huì)引起運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)蕩。目前在MSTP 環(huán)網(wǎng)中，由于SDH保護(hù)的倒換時(shí)間比STP協(xié)議的收斂時(shí)間快得多，所以系統(tǒng)仍然采用SDH 3356 ms-春季或SNCP，一般切換時(shí)間小于50ms。但是在測(cè)試過(guò)程中，有些以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的切換時(shí)間是0或者小于幾毫秒，因?yàn)槔锩嬗泻艽蟮木彺妗DH保護(hù)倒換動(dòng)作對(duì)MAC層是不可見(jiàn)的。這兩個(gè)級(jí)別的保護(hù)可以協(xié)調(diào)它們的工作“拖延時(shí)間”hold-off）一般不會(huì)出現(xiàn)多次重排的問(wèn)題。

L3L4交換已經(jīng)非常成熟。交換技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，全交換網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)非常普遍。在這些網(wǎng)絡(luò)中，VLAN的使用至關(guān)重要。

VLAN是基于功能的、計(jì)劃組、按應(yīng)用等進(jìn)行邏輯劃分的交換網(wǎng)絡(luò)。與用戶的物理位置無(wú)關(guān)。例如，幾個(gè)終端可以形成一個(gè)部分，其中可以包括工程師或財(cái)務(wù)人員。當(dāng)終端的實(shí)際物理位置相似時(shí)，可以形成局域網(wǎng)（LAN）如果它們?cè)诓煌慕ㄖ镏校鼈兛梢酝ㄟ^(guò)VLAN聚合在一起。同一個(gè)VLAN的端口可以接受VLAN的廣播數(shù)據(jù)包。但是其他VLAN的港口可以 I don我不接受。

1、網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)能力不強(qiáng)；

2、消息很容易在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中無(wú)限增殖和循環(huán)；

3、不利于VLAN實(shí)現(xiàn)流量負(fù)載均衡，生成樹(shù)協(xié)議運(yùn)行生成樹(shù)算法(STA)生成樹(shù)算法非常復(fù)雜，但其過(guò)程可以概括為以下三個(gè)步驟：

1）選擇根網(wǎng)橋

2）選擇根端口

3）選擇指定端口

關(guān)于選擇根網(wǎng)橋：根網(wǎng)橋的選擇基于網(wǎng)橋ID，網(wǎng)橋ID由網(wǎng)橋優(yōu)先級(jí)和網(wǎng)橋MAC地址組成。網(wǎng)橋的默認(rèn)優(yōu)先級(jí)是32768.Use the display  mac-address-表中，前面顯示的MAC地址是計(jì)算中使用的MAC地址。ID值小的網(wǎng)橋?yàn)楦W(wǎng)橋，優(yōu)先級(jí)相同時(shí)，MAC地址小的網(wǎng)橋?yàn)楦W(wǎng)橋。

關(guān)于選擇根端口：每臺(tái)非根交換機(jī)選擇一個(gè)根端口。選擇順序?yàn)椋旱礁鶚虻淖畹透窂介_(kāi)銷→發(fā)送BPDU的網(wǎng)橋ID越小→端口ID越小。端口ID由端口優(yōu)先級(jí)和端口號(hào)組成。默認(rèn)端口優(yōu)先級(jí)是128。

關(guān)于選擇指定端口：在每個(gè)網(wǎng)段上選擇一個(gè)指定端口。選擇順序?yàn)椋焊窂介_(kāi)銷低→發(fā)送BPDU的交換機(jī)的網(wǎng)橋ID值低→該端口的ID值低。另外，根橋的接口都是指定端口，因?yàn)楦鶚蛏隙丝诘母窂介_(kāi)銷是0。

拓?fù)涫諗烤徛?dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，生成樹(shù)協(xié)議需要50-完成拓?fù)涫諗啃枰?2秒。

不能提供負(fù)載均衡的功能。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存在環(huán)路時(shí)，生成樹(shù)協(xié)議只是簡(jiǎn)單地阻塞環(huán)路，使鏈路無(wú)法轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源。

生成樹(shù)協(xié)議運(yùn)行生成樹(shù)算法（STA）生成樹(shù)算法非常復(fù)雜，但其過(guò)程可以歸納為以下三個(gè)部分。

1）選擇根網(wǎng)橋

2）選擇根端口

3）選擇指定端口（還有叫轉(zhuǎn)發(fā)端口的書）

根橋的選擇基于交換機(jī)的網(wǎng)橋優(yōu)先級(jí)，它是生成樹(shù)算法中用來(lái)衡量網(wǎng)橋優(yōu)先級(jí)的十進(jìn)制數(shù)，取值范圍為0 ~ 65535.默認(rèn)值為32768，網(wǎng)橋ID=網(wǎng)橋優(yōu)先級(jí)網(wǎng)橋MAC地址，共8個(gè)字節(jié)。因?yàn)榻粨Q機(jī)的網(wǎng)橋優(yōu)先級(jí)是默認(rèn)的，所以在根橋的選舉中一般會(huì)比較網(wǎng)卡MAC地址的大小，選擇較小的MAC地址作為根橋。