生成树的发展历程

生成树（STP）技术的部署与调试案例

8.1 生成树（STP）技术与实现原理

在一个包含有交换机与网桥的网络中，消除环路对于获得可靠通信与防止流量在网络中不停循环必不可少。生成树协议（Spanning-tree Protocol，STP），工作在ISO七层模型中第二层，其应用能够使交换机或者网桥通过构成“生成树”，在网络拓扑中动态执行“环路遍历”，通过逻辑判断网络的链路，达到网络无环路和链路冗余的目的。

8.1.1 生成树的发展历程

网络发展过程中，以太网设备由Hub发展到透明网桥到智能交换机。透明网桥比Hub

智能，Hub收到数据包后，向除自己外的其他所有端口进行广播，而透明网桥则记录物理端口上连接设备的MAC，收到数据帧后按照记录的MAC地址向该端口发送数据帧，这样大大减少数据帧冲突。

但是透明网桥由于他的透明性，一旦网络中存在环路，一台透明网桥收到的数据帧，又会在环路中返回，这样数据帧不停在网络中增生，最终形成广播风暴，导致整个网络瘫痪；一种阻止网络环路的协议——生成树协议（STP），IEEE 802.1D标准，生成树模拟自然界树的生长规律，从树根到树梢不会形成环路，生成树协议通过对比环路网络中的设备属性的优先级、链路的开销、端口优先级等来判断环路中链路的优先级，从而逻辑上阻断优先级低的网络链路。

生成树从阻断到转发状态需要经过阻断、监听、学习、转发延迟等阶段，这个阶段大约需要30~50s的时间，对于要求高可靠性的网络来，这是不允许的。快速生成树协议（RSTP）IEEE 802.1W按结构需求产生，RSTP将阻断的端口设置备用端口，一旦检测到主链路中断，备用端口直接进入转发状态，大大加大收敛速度。

上一章介绍了VLAN在园区网中的应用与划分，很多企业在网络中都会规划多个VLAN。STP和RSTP只支持一个VLAN，对于只有一个VLAN的网络非常适用，但现在网络中全部是多VLAN的结构，每VLAN生成树和多VLAN生成树协议被提上议程。其中，每VLAN生成树 PVST 为Cisco专有的协议，该协议不兼容其他厂家的生成树协议。同时，如果VLAN多的话，过多的生成树可能导致交换机CPU、内存过载，而IEEE 802.1S 制定的多生成树协议（MSTP）通过划分域的概念，解决了CPU过度运算的问题，同时向下兼容STP、RSTP协议。本章的后续案例将分别介绍各种生成树技术的应用。