5.1、生成树协议stp

一、广播风暴

广播风暴（Broadcast Storm）是网络中的一种征象，通常发生在局域网（LAN）中。当网络中的交换机或路由器设置错误，或环路没有被有效控制时，广播帧会在网络中无穷定地传播，导致网络带宽被大量占用，终极大概导致网络瘫痪。
广播风暴的主要缘故原由包罗：

• 环路（Looping）：假如网络中的设备没有精确设置生成树协议（STP），环路会产生大量的广播帧在网络中循环。
  
• 网络设备故障：交换机或路由器的硬件或软件故障大概导致广播风暴。
  
• 错误设置：不当的VLAN设置、冗余链路设置或网络设备的错误设置大概引发广播风暴。
  

防备措施包罗：

• 启用生成树协议（STP）：制止环路的产生。
  
• 设置广播风暴控制：一些交换机提供广播风暴控制功能，限定广播流量的上限。
  
• 公道设置VLAN：减少广播域的大小，从而降低广播流量对网络的影响。
  

二、stp

计算机网络中的树型布局的最大特点就是没有环路，stp主要的工作原理就是把有环路的网络“切断”，生成一个没有环路的树型网络布局。其中，起冗余链路作用的并不会真正断开，此外还要确定多条路径要留那一条。
根据参数的设置，差异的交换机会被选为根桥，需要留意的是：恣意时候只能有一个根桥。从根开始逐级生成一颗“树”。
根交换机会定时发送设置数据包，非根桥收到设置数据包并转发，假如某台交换性能从两个以上的端口收到设置数据包，表明到这个交换机的路径不少于1条，这样就构成循环，需要切断。假如一台交换机长时间收不到设置数据包时，交换机就以为该端口设置超时，网络的布局有改变了，这个时候就会重新计算生一课新树。
生成树协议（Spanning Tree Protocol, STP）是一种网络协议，用于以太网网络中防止环路（loops）的产生。环路大概会导致广播风暴、网络拥塞以及数据包的重复传输。STP的主要功能是辨认并禁用多余的路径，确保网络中只存在一条无环路的路径，包管数据帧能够正常传输。
工作原理

   STP的工作原理：
  

• 根桥（Root Bridge）的推选：
  
  
  
  • STP通过在网络设备之间进行BPDU（Bridge Protocol Data Unit）报文的交换来推选出一个根桥。根桥是网络中的参考点，具有最低桥优先级（Bridge Priority）的交换机会被选为根桥。
    
  
  
• 计算最短路径：
  
  
  
  • 其他交换机会根据到达根桥的最短路径来计算各自的根路径代价（Root Path Cost）。交换机会将路径代价最低的接口设为根端口（Root Port），并保持这条路径激活。
    
  
  
• 指定端口（Designated Port）和阻塞端口（Blocked Port）：
  
  
  
  • 在每个网络段上，代价最低的端口被指定为指定端口，用于转发流量。其他多余的端口则被设置为阻塞状态，以防止环路的形成。
    
  
  
• 阻塞和转发状态：
  
  
  
  • 被选为根端口和指定端口的接口处于转发状态，答应流量通过。而被阻塞的端口则不会转发流量，只用于监听BPDU报文，以确保一旦网络拓扑发生变化（例如设备故障或新设备参加），STP能够动态调解，并重新设置网络路径。
    
  
  

  STP的变种：
  

• 快速生成树协议（Rapid Spanning Tree Protocol, RSTP）：RSTP是STP的增强版本，主要改进在于收敛速度更快，当网络拓扑发生变化时可以更快地调解路径。
  
• 多实例生成树协议（Multiple Spanning Tree Protocol, MSTP）：MSTP答应在同一个网络中运行多个生成树实例，以支持VLAN和更复杂的网络布局。
  

  选取根桥的原则，根桥必须拥有最低的优先权ID和MAC地址。cisco交换机默认id值为32768，优先权id值范围为1~65 536。优先权数值相同，将由mac地址大小来决定，那个低就选那个。
stp下交换机端口的差异状态属性

   在生成树协议（STP）中，交换机端口可以处于以下几种差异的状态，每种状态都有特定的属性和功能。这些状态用于确保网络中没有环路，同时维护网络的连通性。以下是STP下交换机端口的差异状态及其属性：
  1. 阻塞状态（Blocking）

  

• 功能：端口不转发数据帧，也不学习MAC地址，只接收并处理BPDU（Bridge Protocol Data Unit）报文。
  
• 属性：
  
  
  
  • 端口不会参与数据帧的转发。
    
  • 主要用于防止环路的形成。
    
  • 端口在这个状态下会等候生成树协议确定是否需要转换为其他状态。
    
  
  

  2. 监听状态（Listening）

  

• 功能：端口不转发数据帧，也不学习MAC地址，但它会监听网络中的BPDU报文，等候STP确认网络拓扑。
  
• 属性：
  
  
  
  • 端口从阻塞状态转换到监听状态，以准备大概的状态变更。
    
  • 端口开始参与生成树计算，但仍然不转发数据帧。
    
  
  

  3. 学习状态（Learning）

  

• 功能：端口不转发数据帧，但开始学习源MAC地址，将其添加到MAC地址表中。
  
• 属性：
  
  
  
  • 端口继续处理和发送BPDU报文。
    
  • 开始学习数据帧的源MAC地址，构建MAC地址表。
    
  • 准备进入转发状态。
    
  
  

  4. 转发状态（Forwarding）

  

• 功能：端口正常转发数据帧，处理BPDU，并学习MAC地址。
  
• 属性：
  
  
  
  • 端口处于正常工作状态，参与数据帧的转发。
    
  • 继续学习MAC地址并更新MAC地址表。
    
  • 发送和接收BPDU报文，维持生成树的网络拓扑。
    
  
  

  5. 禁用状态（Disabled）

  

• 功能：端口不参与生成树协议的计算，也不转发数据帧。
  
• 属性：
  
  
  
  • 端口处于关闭状态，完全不参与网络通信。
    
  • 这个状态通常是由于管理员手动禁用端口，或端口本身出现故障。
    
  
  

  状态转换的顺序

  

• 当一个端口启用并连接到网络时，它通常从阻塞状态开始，然后依次颠末监听状态和学习状态，终极到达转发状态。假如生成树协议检测到环路，端口会回到阻塞状态，以防止网络中的环路。
  

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