生成树协议(STP)如何工作?

2020-05-25 15:35:00 云杰通信 107

生成树协议(STP)如何工作?

  生成树协议STP的诞生

  生成树协议(STP)是建立一个用于以太网网络无环路逻辑拓扑的网络协议。STP的基本功能是防止桥环和由此产生的广播辐射。生成树还允许网络设计包括备用链接,以在活动链接发生故障时提供容错功能。

  顾名思义,STP会创建一个生成树,该生成树表征连接的第2层网桥的网络中的节点之间的关系,并禁用那些不属于生成树的链路,从而在任何两个网络节点之间保留一条活动路径。STP基于Radia Perlman在Digital Equipment Corporation工作时发明的算法。

  在2001年,IEEE引入了快速生成树协议(RSTP)作为802.1w。RSTP可以响应网络更改或故障而大大加快恢复速度,为此引入了新的收敛行为和网桥端口角色。RSTP被设计为与标准STP向后兼容。

  STP最初被标准化为IEEE 802.1D,但是生成树(802.1D),快速生成树(802.1w)和多生成树(802.1s)的功能自此被纳入IEEE 802.1Q-2014中。

  生成树协议STP的作用

  生成树协议(STP)是第二层网络协议,用于防止网络拓扑结构中的环路。创建STP的目的是为了避免计算机竞争使用局域网(LAN)上的共享电信路径的能力时出现的问题。当太多计算机尝试同时发送时,将影响整体网络性能,并使所有流量几乎停止。

  STP可防止这种情况称为桥接环路。为了减少循环的可能性,可以将LAN分为两个或多个 网段, 并使用称为网桥的设备连接任意两个网段。每个消息(称为 帧)在发送到预期的目的地之前都要经过网桥。桥接器确定消息是发往发送者的同一网段内的目的地还是其他网段的目的地,并相应地转发。网桥查看目标地址,并根据对两个网段(哪些计算机位于哪些网段)的了解,在正确的路径(即到正确的传出端口)上转发它。 )。网络分段(和桥接器)的好处在于,使用网络路径的竞争量减少了一半(假设每个网段具有相同数量的计算机),并且网络中断的可能性大大降低了。

  每个网桥通过向这两个网段发送任何首次消息来了解哪个网段在哪个计算机上(这称为 Flooding),然后注意到并记录计算机从其回复消息的网段。桥梁逐渐为自己构建了一张图像,其中包含哪些计算机位于哪些段中。发送第二条消息和后续消息时,网桥可以使用其表来确定将其转发到哪个段。允许网桥通过经验学习网络的方法称为 透明桥接 (意味着桥接不需要管理员设置)。

  生成树协议STP的工作方式

  生成树算法确定网络(哪个计算机主机位于哪个网段中),并使用BPDU交换此数据。它分为两个步骤:

  步骤1:该算法通过评估网桥接收到的配置消息并选择最佳选项来确定网桥可以发送的最佳消息。

  步骤2:一旦选择了要发送给特定网桥的顶部消息,便会将其选择与来自其非根连接的可能配置消息进行比较。如果第1步中的最佳选项没有比从非root用户连接中获得的更好,它将修剪该端口。