STP生成树协议原理与算法简析
STP协议原理与计算
STP协议原理与计算----基础贴总结起来生成树协议需要弄清如下几个问题1：STP的算法2：BPDU（桥协议数据单元）3：生成树端口状态4：生成树计时器5：生成树的配置--------------------------------------------------------------------------------我们先来树一下第一个问题，STP的算法其实STP的算法很是复杂，但可以归纳3个方面1、选择根网桥：方法很简单，选择根网桥主要参数是依据网桥ID的优先级来评判的，其中网桥ID是有网桥优先级和网桥的MAC地址组成的，优先级是从0-65535，思科的设备默认值是32768，在选取根网桥的时候主要看那个网桥ID小就被选为根网桥。
值得注意的是，在根网桥上的端口都是指定端口，等会我会讲到。
--------------------------------------------------------------------------------2、选择跟端口：根端口存在于非根网桥上，在每个非根网桥上选择一个根端口。
STP在选取根端口的时候，主要看一下三项参数2.1、到根网桥最低的根路径成本，路径成本用来代表一条链路带宽的高低，一条链路的带宽越大，它传输数据的成本就越低。
连接速率修订后的代价旧代价10G 2 11G 4 1100M 19 1010M 100 1002.2、直连的网桥ID最小2.3、端口ID最小××××××所以重点的内容在这里，在STP选择根端口的时候，首先比较交换机端口的根路径成本，根路径成本低的为根端口；当路径成本相同的时候，比较连接的交换机的网桥的ID值，选择网桥ID值小的作为根端口，当网桥ID的值相同的时候，比较宽口ID值，选择较小的作为根端口。
--------------------------------------------------------------------------------3、选择指定端口：3.1、根路径成本较低：在STP选择指定端口的时候，首先比较同一个网段上的端口中根路径成本最低的，也就是说，到达根网桥最近的端口作为指定端口，当路径成本相同的时候，比较这个端口所在的交换机的网桥ID，选择一个网桥ID较小的交换机上的端口作为指定端口；当网桥ID相同的时候，也就是说，有几个位于同一交换机上的端口的时候，比较端口ID值。
stp生成树协议
stp生成树协议STP生成树协议。
STP（Spanning Tree Protocol）生成树协议是一种用于计算网络中最佳路径的协议，它可以避免网络中出现环路，确保数据在网络中能够正常传输。
在本文中，我们将详细介绍STP生成树协议的原理、工作方式以及应用场景。
STP生成树协议的原理是通过在网络中选择一条主干路径，将其他冗余路径阻塞，从而避免网络中出现环路。
这样可以确保数据在网络中能够按照最佳路径进行传输，提高网络的可靠性和稳定性。
STP生成树协议采用了一种树状结构，将网络中的设备连接在一棵树上，从而形成一个无环的网络拓扑结构。
STP生成树协议的工作方式是通过选举出一台交换机作为根交换机，然后每个非根交换机都选择一条到根交换机的最佳路径，将其他路径阻塞。
当网络中出现链路故障时，STP生成树协议能够自动重新计算最佳路径，确保数据能够继续正常传输。
STP生成树协议的应用场景非常广泛，特别适用于大型企业网络和数据中心网络。
在这些网络中，往往会有大量的交换机和链路，如果不采用STP生成树协议，很容易出现网络中的环路，导致数据传输异常甚至网络瘫痪。
采用STP生成树协议可以有效地避免这些问题，提高网络的可靠性和稳定性。
总的来说，STP生成树协议是一种非常重要的网络协议，它能够帮助我们构建稳定可靠的网络环境。
通过对STP生成树协议的深入了解和合理应用，我们可以更好地管理和维护网络，确保数据能够按照最佳路径进行传输，提高网络的性能和可靠性。
在实际应用中，我们需要根据网络的具体情况来合理配置STP生成树协议，包括选择合适的根交换机、调整链路的优先级等。
只有在合理配置的前提下，STP生成树协议才能发挥最大的作用，确保网络的稳定和可靠运行。
综上所述，STP生成树协议是一种非常重要的网络协议，它能够帮助我们构建稳定可靠的网络环境。
通过合理配置和应用STP生成树协议，我们可以提高网络的性能和可靠性，确保数据能够按照最佳路径进行传输。
简述stp协议的基本原理
简述stp协议的基本原理
STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）是一种通过生成树算法避免网络环路的协议。
它的基本原理是：在有桥接设备构成的网络中，通过计算生成树，找出一棵以某个桥接设备为根的树，使得所有链路只有一个方向，不能形成环路，从而保证网络稳定性和可靠性。
STP在应用于网络中时，首先每个桥接设备需要发送BPDU（Bridge Protocol Data Unit）报文，其中包含桥接设备及其端口的状态及优先级信息等。
然后，桥接设备会根据计算的生成树，将某些端口设置为阻塞状态，使之不能通过数据帧的传输，从而避免了环路的产生。
当环路消失或避免环路需要阻塞的端口重新变为可用状态，STP能够自动重新计算生成树，确定新的可用路径。
可以通过以下几个步骤实现STP的基本功能：
1.选举根桥接设备：设定优先级最小的设备为根桥，根据丢包率和延迟优先级进行选举。
2.计算生成树：从根桥开始向下泛洪交换协议信息，设定禁止通过的链路，根据链路的开启情况，把设备和端口分为根桥、边桥和非根桥。
3.端口状态的切换：根据不同的设备和端口状态，选择禁止连接的链路，确保数据包只走一条可行的路径。
4.网络故障处理：当环路发生时，选择禁止一定的节点和路径，通过容错机制使网络中断时间最小。
通过这些步骤，STP可以避免网络环路并保证网络稳定性，为复杂的大规模网络提供了重要的支持。
STP生成树的工作原理
STP生成树的工作原理生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）是用于在以太网交换网络中防止环路的协议。
它的工作原理是通过计算生成一棵树，从而选择出一条主路径，并且屏蔽其他冗余的路径。
STP能够确保相同的数据包不会无限制地在网络中进行广播和转发，从而避免了环路导致的网络拥塞和数据包多次传输的问题。
STP的工作原理可以分为以下几个步骤：2.根端口选择：一旦根桥被选举出来，交换机就会选出一条用于连接到根桥的最佳路径。
根端口是指能够到达根桥的最佳路径上的接口。
交换机通过比较根桥的桥ID和路径上交换机的桥ID来选择根端口。
桥ID由优先级和MAC地址组成。
3.非根桥的端口状态：除了根端口外，其余的端口分为两种状态：指定端口和备选端口。
指定端口是指在特定路径上的唯一可用端口，用于传送数据。
备选端口是指在指定路径上的多个可用端口中的备用端口。
4.换届选举：当网络拓扑结构发生变化时，例如添加或删除交换机，就会触发换届选举。
换届选举是为了确保生成的树仍然是有效的。
在换届选举中，交换机会重新选择根桥和根端口。
生成树协议的原理在于维护一棵树状结构，从而避免环路的发生。
在生成树中，只有根桥和根端口是处于工作状态的，其他的端口都处于阻塞状态，不参与数据传输。
当有链路出现故障或者网络拓扑结构发生变化时，生成树协议会重新计算生成一棵全新的树，从而确保网络的稳定性。
STP的生成树协议是目前广泛应用于以太网交换网络中的环路防护协议。
其工作原理简单明了，通过选举和计算生成一棵树，从而选择出主路径，并屏蔽冗余路径，确保网络的稳定和可靠性。
STP的工作原理对于搭建大型网络和解决网络拓扑结构变化问题具有重要意义。
简述stp的工作原理
简述stp的工作原理STP即生成树协议(Spanning Tree Protocol)，是一种用于在局域网中避免环路的网络协议。
其工作原理是通过构建一个树形拓扑结构，将网络中的所有交换机以及连接它们的链路组成一个“生成树”，从而实现环路的防止。
STP的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 选举根交换机：在网络中，首先需要选举出一个交换机作为根交换机(Root Switch)，该交换机作为生成树的根节点。
选举根交换机的条件是：优先级最低的交换机将会成为根交换机，如果优先级相同，则MAC地址最小的交换机成为根交换机。
2. 计算最短路径：每个交换机根据自身与根交换机之间的链路开销计算出到达根交换机的最短路径，该路径称为根路径(Root Path)。
计算最短路径的算法可以是最短路径优先（SPF）或者迪杰斯特拉（Dijkstra）算法。
3. 选择根端口：在每个交换机上，需要选择一个端口作为根端口(Root Port)，这个端口将被用于发送生成树上的数据。
根端口的选择依据是：链路开销最小的端口将被选择为根端口，如果链路开销相同，则选择与根交换机有最短路径的端口。
4. 选择设计端口：由于STP的目标是避免环路，因此需要选择一个交换机的某些端口作为设计端口(Designated Port)，作为生成树上的其他交换机连接起来的桥梁。
设计端口的选择依据是：在同一网段中，仅选择一个端口作为设计端口，此端口将成为根交换机和非根交换机之间的桥梁。
5.剔除冗余连接：根据生成树协议的原则，除了根交换机，其他交换机上的端口都需要关闭一些连接，以避免环路的形成。
在每个交换机上，如果某个端口不是根端口或者设计端口，则将其关闭。
通过以上步骤，STP可确保在局域网中只有一条根路径，从而消除任何可能的环路。
当链路出现故障或新增连接时，STP会重新计算生成树，确保网络的稳定性和高可用性。
值得注意的是，STP虽然可以防止环路，但是其生成树能力有限，只能应对简单拓扑结构。
生成树协议简介及实验
生成树协议简介及实验第一部分：STP/RSTP协议简介一、STP协议1、STP协议简介生成树协议（STP）是一个用于局域网中消除环路的协议，协议运行原理是通过运行该协议的设备之间交互信息而发现网络中的环路，并适当对某些端口进行阻塞以消除环路。
生成树协议是局域网重要协议之一。
网络中出现环路会造成广播风暴导致网络瘫痪或MAC 地址表抖动导致MAC地址表项被破坏。
2、STP基本概念STP引入了根桥（Root Bridge）概念，对于一个STP网络，根桥在全网中只有一个，它是整个网络的逻辑中心，但不一定是物理中心。
根桥会根据网络拓扑的变化而动态变化。
网络收敛后，根桥会按照一定的时间间隔产生并向外发送配置BPDU，其他设备仅对该报文进行处理，传达拓扑变化记录，从而保证拓扑的稳定。
生成树的生成计算有两大基本度量依据：ID和路径开销。
ID又分为：BID（桥ID）和PID（端口ID）。
BID（桥ID）：IEEE 802.1D标准中规定BID是由16位的桥优先级（Bridge Priority）与桥MAC地址构成。
BID桥优先级占据高16位，其余的低48位是MAC地址。
在STP网络中，桥ID最小的设备会被选举为根桥。
PID（端口ID）：PID由两部分构成的，高4位是端口优先级，低12位是端口号。
PID只在某些情况下对选择指定端口有作用。
路径开销：路径开销（Path Cost）是一个端口变量，是STP协议用于选择链路的参考值。
STP协议通过计算路径开销，选择较为“强壮”的链路，阻塞多余的链路，将网络修剪成无环路的树形网络结构。
在一个STP网络中，某端口到根桥累计的路径开销就是所经过的各个桥上的各端口的路径开销累加而成，这个值叫做根路径开销（Root Path Cost）。
从环形网络拓扑结构到树形结构，总体来说有三个要素：根桥、根端口和指定端口。
根桥就是网桥ID最小的桥，通过交互配置BPDU协议报文选出最小的BID。
stp协议工作原理
stp协议工作原理STP协议工作1. 概述STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）是一种用于保证交换网络中无环的链路的协议。
它的目标是通过自动选择、禁用冗余链路，从而避免数据包在网络中循环传送。
2. 基本原理STP协议的基本原理是通过选择一个根桥（Root Bridge）和一组根端口（Root Port）来构建生成树。
以下是STP协议的工作过程：•选择根桥：所有的交换机将进行竞选，哪个交换机具有最低的桥优先级（Bridge Priority）和最低的MAC地址，就会成为根桥。
•选择根端口：每个非根交换机将选择与根桥直接相连的那个端口为根端口，该端口的路径成为最短路径。
•选择设计化端口：每个非根交换机将通过比较与根桥相连的端口的桥ID和端口ID，选择一个最佳的端口作为设计化端口（Designated Port）。
非根交换机上的非设计化端口将被禁用，避免网络中形成环路。
3. STP的端口状态STP协议定义了几种端口状态：•指定端口：端口可用于传递网络数据，允许发送和接收数据。
•阻塞端口：端口计算树路径但暂时不用于转发数据，用于防止形成环路。
•备份端口：端口计算树路径但暂时不用于转发数据，作为冗余备份。
•禁用端口：端口被手动或自动禁用，不能用于传递数据。
4. STP的优化为了提高STP的收敛速度和使用效率，STP协议还进行了一些优化：•快速收敛：STP协议引入了快速收敛机制，使网络快速适应链路改变，减少网络中断时间。
•端口优先级调整：可以通过调整端口的优先级，使得某些端口更有可能被选择为指定端口，提高带宽使用率。
•端口聚合：将多个物理端口捆绑成一个逻辑端口，提供更大的带宽和冗余。
5. 总结STP协议是保证交换网络中无环的关键协议。
通过选择根桥和根端口，以及禁用冗余链路，生成树协议可有效避免循环传送数据包。
同时，STP协议还提供了一些优化手段，使网络更快速、高效地收敛和运行。
希望通过上述的解释，你对STP协议的工作原理有了更深入的了解。
生成树协议（STP）概述及工作原理
⽣成树协议（STP）概述及⼯作原理
1、交换⽹络环路的产⽣
⼴播风暴的形成
多帧复制
MAC地址表混乱
2、STP——Spanning Tree Protocol（⽣成树协议）
逻辑上断开环路，防⽌⼴播风暴的产⽣
当线路故障，阻塞接⼝被激活，恢复通信，起备份线路的作⽤
3、STP⼯作原理
3.1 ⽣成树的算法：1.选择根⽹桥（Root Bridge）；2.选择根端⼝（Root Ports）；3.选择指定端⼝（Designated Ports） 3.2 ⽹桥ID（BID）
⽹桥ID是唯⼀的
选择交换⽹络中⽹桥ID最⼩的交换机成为根⽹桥
取值范围：0~65535
缺省值：32768
3.3 选择根端⼝的依据
到根⽹桥最低的根路径成本
直连的⽹桥ID最⼩
端⼝ID最⼩
3.4 端⼝ID
取值范围：0~255
缺省值：128
3.5 .1在⾮根⽹桥上，选择⼀个根端⼝
离根⽹桥最近的⼀个端⼝
3.5.2 根桥上的端⼝全是指定端⼝
3.5.3在每个⽹段上，选择1个指定端⼝
3.5.4 ⾮根桥上的指定端⼝，选择顺序
根路径成本较低
所在的交换机的⽹桥ID的值较⼩
端⼝ID的值较⼩
既不是根端⼝，也不是指定端⼝，STP将这个端⼝阻塞（Block）
3.6 STP端⼝状态
延迟：阻塞——（20s）——>倾听——（15s）——>学习——（15s）——>转发。
STP协议解析生成树协议的工作原理
STP协议解析生成树协议的工作原理生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）是一种用于网络交换机之间建立冗余链路的协议，它的作用是确保网络中不存在环路，以提高网络的可靠性和稳定性。
本文将对STP协议进行解析，并介绍其工作原理。
一、STP协议简介STP协议是由IEEE 802.1D标准定义的一种链路层协议，用于在网络交换机之间建立一个逻辑上无环路的生成树（Spanning Tree），通过将某些端口设为阻塞状态来消除冗余链路，从而避免广播风暴和数据包的循环转发。
二、STP协议的工作原理1. 桥ID和优先级STP协议中，每个交换机都有一个唯一的Bridge ID（桥ID）用于标识自己，桥ID由优先级和MAC地址组成。
优先级取值范围为0~65535，MAC地址为交换机的物理地址。
生成树的根交换机拥有最小的桥ID。
2. 选举根交换机在网络中，首先进行根交换机的选举。
每个交换机发送BPDU （Bridge Protocol Data Unit）消息，其中包含了自己的桥ID和路径代价（Path Cost）。
路径代价是指从发送BPDU的交换机到根交换机的总路径长度，路径长度越短，路径代价越小。
接收到BPDU的交换机会与自己的桥ID进行比较，如果接收到的BPDU的桥ID更小或者路径代价更小，则将接收到的BPDU继续发送给其他交换机。
3. 生成树计算生成树计算阶段，交换机通过比较收到的BPDU中的桥ID和路径代价来确定到达根交换机的最佳路径，将其端口状态设置为指定端口（Designated Port），用于与其他交换机进行通信。
同时，选举出的根交换机的端口也设置为指定端口。
如果有多条路径具有相同的最小路径代价，则选择桥ID较小的那个路径。
4. 阻塞冗余链路生成树计算完成后，除了根交换机和指定端口以外的所有其他端口都将被设置为阻塞状态（Blocking State），这样就实现了环路的消除。
STP生成树原理和配置
STP生成树原理和配置STP（Spanning Tree Protocol）是生成树协议的英文缩写。
该协议可应用于环路网络，通过一定的算法实现路径冗余，同时将环路网络修剪成无环路的树型网络，从而避免报文在环路网络中的增生和无限循环。
STP的基本原理是，通过在交换机之间传递一种特殊的协议报文（在IEEE 802.1D中这种协议报文被称为“配置消息”）来确定网络的拓扑结构。
配置消息中包含了足够的信息来保证交换机完成生成树计算。
生成树协议STP/RSTP1. 技术原理：STP的基本思想就是生成“一棵树”，树的根是一个称为根桥的交换机，根据设置不同，不同的交换机会被选为根桥，但任意时刻只能有一个根桥。
由根桥开始，逐级形成一棵树，根桥定时发送配置报文，非根桥接收配置报文并转发，如果某台交换机能够从两个以上的端口接收到配置报文，则说明从该交换机到根有不止一条路径，便构成了循环回路，此时交换机根据端口的配置选出一个端口并把其他的端口阻塞，消除循环。
当某个端口长时间不能接收到配置报文的时候，交换机认为端口的配置超时，网络拓扑可能已经改变，此时重新计算网络拓扑，重新生成一棵树。
2. 功能介绍：生成树协议最主要的应用是为了避免局域网中的网络环回，解决成环以太网网络的“广播风暴”问题，从某种意义上说是一种网络保护技术，可以消除由于失误或者意外带来的循环连接。
STP也提供了为网络提供备份连接的可能，可与SDH保护配合构成以太环网的双重保护。
新型以太单板支持符合ITU-T 802.1d标准的生成树协议STP及802.1w规定的快速生成树协议RSTP，收敛速度可达到1s。
但是，由于协议机制本身的局限，STP保护速度慢（即使是1s的收敛速度也无法满足电信级的要求），如果在城域网内部运用STP技术，用户网络的动荡会引起运营商网络的动荡。
目前在MSTP 组成环网中，由于SDH保护倒换时间比STP协议收敛时间快的多，系统采用依然是SDH MS-SPRING或SNCP，一般倒换时间在50ms以内。
十一、STP（生成树协议）
⼗⼀、STP（⽣成树协议）⼀、STP（⽣成树协议）运⾏在交换机上防⽌交换机换路的技术 为了提⾼⽹络可靠性，交换⽹络中通常会使⽤冗余链路。
然⽽，冗余链路会给交换⽹络带来环路风险，并导致⼴播风暴以及MAC地址表不稳定等问题，进⽽会影响到⽤户的通信质量。
⽣成树协议STP（Spanning Tree Protocol）可以在提⾼可靠性的同时⼜能避免环路带来的各种问题。
⼆、环路引起的问题交换机之间通过多条链路互连时，虽然能够提升⽹络可靠性，但同时也会带来环路的问题。
1、环路会引起⼴播风暴⽹络中的主机会受到重复的数据，造成⽹络堵塞和卡顿。
通过实验体验⼀下环路带来的影响实验：因为华为路由器默认⾃动开启了stp功能，我们做这实验时先把交换机的stp功能关闭。
stp disable 所有交换机都这样关闭（因为华为交换机默认都开启STP）[LSW6]stp disable[LSW7]stp disable[LSW8]stp disable我们配置 pc9的ip地址为192.168.1.2/24⽤PC ping 192.168.1.3，触发⼀个⼴播包，并抓包ping测后发现⼀直在发⼴播包，已经形成⼴播风暴了当我们再次开启stp后抓包，stp enable2、环路相起MAC地址表震荡三、STP作⽤和本作原理 1、STP的作⽤，通过运⾏STP的算法，阻塞特定的接⼝实现冗余⽆环的⽹络。
2、⼯作原理原理：阻塞端⼝（预备端⼝）通过选举阻塞端⼝，来防⽌环路1）STP中的选举步骤和端⼝状态选举步骤： ①、选举ROOT-SW根⽹桥 ②、选举根端⼝RP（root port） ③、选举指定端⼝DP（Designate port） ④、其余的端⼝被Block阻塞 ⑤stp选举时候端⼝状态（15s 到listening，选举就结束了）第⼀步、根桥选举 每⼀台交换机启动stp后，都认为⾃⼰是根桥。
启动stp后在整个⽹络先选出根桥， 通过BID进⾏⽐较（BID由优先级+mac地址组成）先⽐较优先级，在⽐较MAC地址，越⼩越优先。
生成树协议的工作原理
生成树协议的工作原理篇一：STP生成树的工作原理STP生成树的工作原理一、STP生成树的工作原理STP的基本原理可以归纳为三步，选择根网桥RB、选择根端口RP、选择指定端口DP。
然后把根端口、指定端口设为转发状态，其它接口设为阻塞状态，这样一个逻辑上无环路的网络拓扑就形成了。
1.选择根网桥选择根网桥的依据是网桥ID,由优先级和MAC地址组成，先看优先级，优先级相同时再看MAC地址，值越小越优先选择。
根网桥的选择过程与政治选举类似。
2.选择根端口每一个非根网桥将从其接口选出一个到根网桥管理成本（administrative cost）最低的接口作为根端口，选择的依据是(1)自身到达根网桥的根路径成本最低的接口。
根路径成本的计算是，接口收到BPDU中所包含的成本与接口的成本的累加。
(2)直连网桥ID最小(3)端口ID最小3.选择指定端口当一个网段中有多个网桥时，这些网桥会将他们到根网桥的管理成本都通告出去，其中具有最低管理成本的网桥将作为指定（designated）网桥。
指定网桥中发送最低管理成本的BPDU的接口是该网段中的指定端口。
在每段链路上，选择一个指定端口，选择的依据是：(1)发送最低根路径成本的BPDU的接口(2)所在网桥ID最小(3)端口ID最小总结：选举根端口，比较接收的BPDU选举指定端口，比较发送的BPDU二、STP拓扑稳定后，所以工作中的交换机接口都将处于转发或阻塞状态，生成树的工作过程如下：(1)根交换机创建成本为0的Hello BPDU，并向其所有接口转发出去(2)邻接的非根网桥将接收的hello数据包中的成本加上接收端口的成本后，从指定端口转发出去。
(3)每经过一个hello时间周期根网桥重复步骤(1)，非根网桥重复步骤(2)，直到网络拓扑发生变化。
总结一下：STP拓扑稳定后，根网桥通过每2s的hello时间创建和发送helloBPDU,非根网桥通过根端口接收BPDU,并且从从指定端口转发改变后的BPDU。
简述stp的工作原理
简述stp的工作原理STP（Spanning Tree Protocol）是一种用于局域网中的冗余备份和负载均衡的协议，它可以防止环路和桥接环路的发生，同时可以提高网络的可靠性和性能。
STP的工作原理可以分为以下三个方面：一、生成树计算STP的核心是生成树计算。
在STP中，每个交换机都有一个根桥（Root Bridge）和一组端口（Port），根桥是网络中最高优先级的交换机，而每个端口都有一个优先级和一个路径成本。
STP通过计算生成树来构建网络拓扑，生成树的根桥是所有交换机的根桥，每个交换机只有一个根端口（Root Port），用于连接到根桥或其他交换机的端口。
在STP的初始状态下，每个交换机都会向其他交换机发送BPDU （Bridge Protocol Data Unit）报文，这些报文中包含了该交换机的优先级、端口号、路径成本等信息。
每个交换机都会根据这些信息计算出自己的根桥、根端口以及阻塞端口，并将阻塞端口加入到阻塞状态（Blocking State）中。
在生成树计算完成后，只有根桥和连接根桥的端口是激活状态（Active State），其他所有端口都被阻塞。
二、拓扑变化当网络中的拓扑发生变化时，STP会重新计算生成树以适应新的网络拓扑。
当一个交换机启动时，它会向其他交换机发送BPDU报文，通知其他交换机自己已经启动。
如果这个新加入的交换机具有更高的优先级，那么它将成为新的根桥，网络拓扑将重新计算。
如果这个新加入的交换机具有更低的优先级，那么它将成为其他交换机的从桥（Designated Bridge），它的端口将被阻塞，直到它被启用或关闭。
当一个端口的状态发生变化时，例如从阻塞状态变为激活状态或从激活状态变为阻塞状态，STP会重新计算生成树以适应新的网络拓扑。
在拓扑变化的过程中，STP会通过重新计算生成树来确保新的网络拓扑仍然是无环路的，并且每个交换机只有一个根端口和一个阻塞端口。
三、负载均衡STP不仅可以通过生成树计算来防止环路的发生，还可以通过负载均衡来提高网络的性能。
STP生成树协议原理与算法简析
STP生成树协议原理与算法简析简介在实际的网络环境中，物理环路可以提高网络的可靠性，当一条线路断掉的时候，另一条链路仍然可以传输数据。
但是，在交换网络中，当交换机接收到一个未知目的地址的数据帧时，交换机的操作是将这个数据帧广播出去，这样，在存在物理的交换网络中，就会产生一个双向的广播环，甚至产生广播风暴，导致交换机死机。
这就产生一个矛盾，需要物理环路来提高网络可靠性，而环路又可能产生广播风暴，如何才能两全其美呢？本章将要讲述的STP，就是用来解决这个矛盾的。
STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）是根据IEEE 802.1D 标准建立的，用于在局域网中消除数据链路层物理环路的协议。
运行该协议的设备通过彼此交互信息发现网络中的环路，并有选择的对某些端口进行阻塞，最终将环路网络结构修剪成无环路的树型网络结构，从而防止报文在环路网络中不断增生和无限循环，避免设备由于重复接收相同的报文所造成的报文处理能力下降的问题发生。
STP采用的协议报文是BPDU（Bridge Protocol Data Unit，桥协议数据单元），也称为配置消息，BPDU中包含了足够的信息来保证设备完成生成树的计算过程。
STP即是通过在设备之间传递BPDU来确定网络的拓扑结构。
1STP 生成树协议1.1STP的主要作用消除环路：通过阻断冗余链路来消除网络中可能存在的路径回环。
链路备份：当前活动路径发生故障时，激活冗余备份链路，恢复网络连通性。
1.2STP的基本原理：通过在交换机之间传递一种特殊的协议报文——BPDU（在IEEE 802.1D中这种协议报文被称为“配置消息”）来确定网络的拓扑结构。
配置消息中包含了足够的信息来保证交换机完成生成树计算。
（注：此BPDU被称为配置BPDU，另外STP还有TCN BPDU。
）DMALLC Header payload 2目的源配置消息固定域值SMA L/T 0x0180c20000000x424203BPDU 数据报文字节协议版本11标志位184822Max Age222MAC 地址是一个固定的组播地址MAC 地址是发送配置消息的桥的MAC 地址。
生成树协议(STP)在计算机网络中的应用
生成树协议(STP)在计算机网络中的应用生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）是一种用于在计算机网络中防止环路和选择最佳路径的协议。
在计算机网络中，由于网络拓扑的复杂性和链路的多样性，可能会出现环路和冗余链路，导致网络拥塞和数据包丢失。
生成树协议通过选择一条最佳路径，从而构建一棵生成树，防止环路的发生，保证网络的稳定和可靠性。
本文将介绍生成树协议在计算机网络中的应用以及其原理和工作方式。
一、生成树协议的原理和工作方式1. 原理生成树协议的原理是通过选举一个根节点，然后每个网桥都根据距离根节点的路径来选择一个最佳的端口作为树桥端口，从而构建一棵生成树。
生成树的目的是为了避免环路的产生，保证数据包在网络中能够以最佳的路径进行传输。
生成树协议采用了一个分布式算法，通过交换消息来计算出生成树，并实现了自动调整网络拓扑的功能。
2. 工作方式生成树协议的工作方式分为生成树算法和生成树端口选择两个部分。
在生成树算法中，各个网桥会通过交互信息来计算出一棵生成树，并且采用了一个快速收敛的算法来确保生成树的及时更新。
在生成树端口选择中，每个网桥都会选择一个端口作为树桥端口，用来接收生成树的数据包。
生成树协议使用了BPDU（Bridge Protocol Data Units）来进行交换信息，并通过比较BPDU的优先级和路径代价来选择树桥端口。
1. 避免环路生成树协议的最主要应用就是避免网络中出现环路。
在计算机网络中，如果出现了环路，会导致数据包在网络中不断循环，最终导致网络拥堵和数据丢失。
生成树协议通过构建一棵生成树，将网络中的冗余链路屏蔽掉，从而避免了环路的产生。
2. 负载均衡在计算机网络中，可能会存在多条连接同一目的地的路径，生成树协议可以选择一条最佳路径，并且屏蔽掉其他冗余路径。
通过选择最佳路径来传输数据，可以实现网络的负载均衡，从而提高网络的吞吐量和性能。
3. 故障恢复生成树协议还能够实现网络的快速故障恢复。
STP生成树协议工作原理剖析
STP生成树协议工作原理剖析STP（Spanning Tree Protocol）生成树协议是一种用于以太网中的链路冗余消除和环路预防的网络协议。
它的主要目标是确保网络中没有冗余路径，并保持网络拓扑结构的稳定性和高可用性。
本文将深入剖析STP生成树协议的工作原理，包括BPDU（Bridge Protocol Data Unit）消息的交换以及生成树的计算和维护机制。
1. STP的基本原理STP生成树协议通过建立一棵覆盖整个网络的生成树来实现冗余链路的关闭，只保留一条根路径用于数据传输。
在这棵生成树中，选举出一台根桥（Root Bridge）作为网络的根节点，并为每个桥设备（Bridge）选择一个根端口（Root Port），其余的端口被标记为指定端口（Designated Port），从而组成生成树的结构。
2. BPDU消息的交换BPDU消息是STP生成树协议中桥设备之间交换的关键信息。
桥设备通过发送和接收BPDU消息来交换拓扑信息、计算路径开销以及进行选举等操作。
BPDU消息包括以下几个关键字段：- Bridge ID（桥ID）：用于标识桥设备的唯一标识，由优先级和MAC地址组成。
- Port ID（端口ID）：用于标识桥设备上的端口的唯一标识，由端口优先级和端口号组成。
- Root Bridge ID（根桥ID）：用于记录当前生成树的根桥ID。
- Path Cost（路径开销）：用于计算从根桥到当前桥设备的路径开销。
3. 生成树计算和维护机制STP生成树协议通过选举根桥和计算路径开销来构建生成树。
具体的计算和维护机制如下：- 根桥选举：每个桥设备会比较收到的BPDU消息中的根桥ID，选取具有最小根桥ID的设备作为根桥。
若根桥ID相同，则比较桥设备的MAC地址。
- 端口选举：每个桥设备比较收到的BPDU消息中的根桥ID以及路径开销，选取到达根桥路径开销最小的端口作为根端口。
若路径开销相同，则比较端口ID。
生成树协议(STP)及其原理
1962年，Widrow和Hoff提出了自适应线性神经网络，即Adaline网络，并提出 了网络学习新知识的方法，即Widrow和Hoff学习规则（即δ学习规则），并用电 路进行了硬件设计。 2 低潮期（1969-1982）
受当时神经网络理论研究水平的限制及冯·诺依曼式计算机发展的冲击等因素 的影响，神经网络的研究陷入低谷。
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4 新连接机制时期（1986-现在） 神经网络从理论走向应用领域，出现了神经网络芯片和神经计算机。 神经网络主要应用领域有：模式识别与图象处理（语音、指纹、故障检测和
图象压缩等）、控制与优化、预测与管理（市场预测、风险分析）、通信等。
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在美、日等国有少数学者继续着神经网络模型和学习算法的研究，提出了许 多有意义的理论和方法。例如，1969年，S.Groisberg和A.Carpentet提出了至今为 止最复杂的ART网络，该网络可以对任意复杂的二维模式进行自组织、自稳定和 大规模并行处理。1972年，Kohonen提出了自组织映射的SOM模型。 3 复兴期（1982-1986）
的作用正在于此，一旦桥接器/交换机检测到故障，生成树协议就能立即重新配置，启用备份链路， 保证网络的连通。
生成树协议（STP协议）的国际标准是IEEE802.1d。 运行生成树算法的网桥/交换机在规定的间隔内通过网桥协议数据单元（BPDU）的组播帧与 其他交换机交换配置信息。
模糊控制在处理数值数据、自学习能力等方面 还远没有达到人脑的境界。人工神经网络从另一 个角度出发，即从人恼的生理学和心理学供IT专业 全教学生命周期解决方案
生成树协议(STP)
RIP协议－中兴
文章来源： 文章作者： 发布时间：2006-11-27 字体：[大中小]
在目前的Internet网上，运行一种网关协议是不可能的，我们要将它分成很多的自治系统（Autonomous System－AS），在每个自治系统有它自己的路由技术。我们称自治系统内部的路由协议为内部网关协议（Interior gateway protocol－IGP）。RIP（Routing Information Protocol）就是内部网关协议的一种，它采用的是矢量距离(Vector－Distance)算法。 RIP系统的开发是XEROX Palo Alto 研究中心(PARC)所进行的研究和XEROX的PDU和XNC路由选择协议为基础的。但是RIP的广泛应用却得益于它加利福尼亚大学伯克利分校的许多局域网中的实现。
生成树协议（Spanning Tree）定义在 IEEE 802.1D 中，是一种链路管理协议，它为网络提供路径冗余同时防止产生环路。为使以太网更好地工作，两个工作站之间只能有一条活动路径。网络环路的发生有多种原因，最常见的一种是有意生成的冗余 － 万一一个链路或交换机失败，会有另一个链路或交换机替代。
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在VRRP协议中，有两组重要的概念：VRRP路由器和虚拟路由器，主控路由器和备份路由器。VRRP路由器是指运行VRRP的路由器，是物理实体，虚拟路由器是指VRRP协议创建的，是逻辑概念。一组VRRP路由器协同工作，共同构成一台虚拟路由器。该虚拟路由器对外表现为一个具有唯一固定IP地址和MAC地址的逻辑路由器。处于同一个VRRP组中的路由器具有两种互斥的角色：主控路由器和备份路由器，一个VRRP组中有且只有一台处于主控角色的路由器，可以有一个或者多个处于备份角色的路由器。VRRP协议使用选择策略从路由器组中选出一台作为主控，负责ARP相应和转发IP数据包，组中的其它路由器作为备份的角色处于待命状态。当由于某种原因主控路由器发生故障时，备份路由器能在几秒钟的时延后升级为主路由器。由于此切换非常迅速而且不用改变IP地址和MAC地址，故对终端使用者系统是透明的。
生成树协议原理
生成树协议（STP，Spanning Tree Protocol）是一种工作在OSI网络模型中的第二层（数据链路层）的通信协议。
它的基本应用是防止交换机冗余链路中产生的环路，从而确保以太网中无环路的逻辑拓扑结构，避免广播风暴占用交换机大量的资源。
STP的工作原理是，如果任意一台交换机到达根网桥有两条或者两条以上的链路，STP会根据算法仅保留一条链路，切断其他链路，以保证任意两个交换机之间只有一条单一的活动链路。
这种生成的拓扑结构类似于以根交换机为树干的树形结构，因此被称为生成树协议。
STP基于Radia Perlman在DEC工作时发明的一种算法，该算法被纳入了IEEE 802.1d标准中。
STP定义了根桥（Root Bridge）、根端口（Root Port）、指定端口（Designated Port）、路径开销（Path Cost）等概念，通过构造一棵自然树的方法达到剪裁冗余环路的目的，同时实现链路备份和路径最优化。
STP通过桥之间互相转换BPDU（Bridge Protocol Data Unit，桥协议数据单元）来保证设备完成生成树的计算过程。
BPDU有两种类型：普通BPDU用于生成树计算以及维护生成树，而BPDU TCN则在网络拓扑发生变化时发送报文告知其他设备。
STP的主要目的是通过阻断冗余链路来消除桥接网络中可能存在的路径回环，并在当前路径发生故障时，激活冗余备份链路以恢复网络的连通性。
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STP生成树协议原理与算法简析简介在实际的网络环境中，物理环路可以提高网络的可靠性，当一条线路断掉的时候，另一条链路仍然可以传输数据。
但是，在交换网络中，当交换机接收到一个未知目的地址的数据帧时，交换机的操作是将这个数据帧广播出去，这样，在存在物理的交换网络中，就会产生一个双向的广播环，甚至产生广播风暴，导致交换机死机。
这就产生一个矛盾，需要物理环路来提高网络可靠性，而环路又可能产生广播风暴，如何才能两全其美呢？本章将要讲述的STP，就是用来解决这个矛盾的。
STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）是根据IEEE 802.1D 标准建立的，用于在局域网中消除数据链路层物理环路的协议。
运行该协议的设备通过彼此交互信息发现网络中的环路，并有选择的对某些端口进行阻塞，最终将环路网络结构修剪成无环路的树型网络结构，从而防止报文在环路网络中不断增生和无限循环，避免设备由于重复接收相同的报文所造成的报文处理能力下降的问题发生。
STP采用的协议报文是BPDU（Bridge Protocol Data Unit，桥协议数据单元），也称为配置消息，BPDU中包含了足够的信息来保证设备完成生成树的计算过程。
STP即是通过在设备之间传递BPDU来确定网络的拓扑结构。
1 STP 生成树协议1.1 STP的主要作用消除环路：通过阻断冗余链路来消除网络中可能存在的路径回环。
链路备份：当前活动路径发生故障时，激活冗余备份链路，恢复网络连通性。
1.2 STP的基本原理：通过在交换机之间传递一种特殊的协议报文——BPDU（在IEEE 802.1D中这种协议报文被称为“配置消息”）来确定网络的拓扑结构。
配置消息中包含了足够的信息来保证交换机完成生成树计算。
（注：此BPDU被称为配置BPDU，另外STP还有TCN BPDU。
）DMALLC Header payload 2目的源配置消息固定域值SMA L/T 0x0180c20000000x424203BPDU 数据报文字节协议版本11标志位184822Max Age222MAC 地址是一个固定的组播地址MAC 地址是发送配置消息的桥的MAC 地址。
的链路头帧长协议ID BPDU 类型根桥ID最短路径开销指定桥ID指定端口IDHello TimeForward Delay Message Age图1 BPDU 的报文格式注意看BPDU 数据报文的最后8个字段，分别是：根桥ID ：由树根的优先级（0-65535，默认32768）和MAC 地址组合而成；到树根的最短路径开销(实际由PortPathCost 叠加而成)，有两个标准——dot1d-1998，默认值为100和dot1t ，默认值为200000；指定桥的ID ：由指定交换机的优先级和MAC 地址组合而成；指定端口的ID ：由指定端口的优先级（0-256，默认128）和端口编号组成；配置消息的生存期：MessageAge ；配置消息的最大生存期：MaxAge ；配置消息发送的周期：HelloTime ；端口状态迁移的延时：ForwardDelay 。
启动了STP 的交换机互相之间通过发送配置BPDU 来完成根桥，指定桥的选举，各端口状态的选择和整个网络拓扑结构的确定。
比较的关键部分在于这八个字段中的前四个字段，即：根桥ID 、路径开销、指定桥ID 和指定端口的ID 。
其实还有一个接收端口的ID ，用于本地比较（当交换机的2个端口都收到相同的BPDU时——比如上连一个stp disable的交换机或hub）。
比较的原则：从上到下、从左到右数值小者优先。
STP协议使用的所有BPDU都是组播报文，目的MAC是01-80-c2-00-00-00。
1.3 STP端口的角色和状态STP拓扑结构的建立微观上说是一个全网交换机互相交互的过程，各台交换机相互之间不停的发送配置BPDU，发送和接受BPDU的是各switch的Ports，BPDU不单在不同交换机的端口之间比较，也在交换机的内部作比较，如果发现比自己“优”的BPDU，就进行报文的更新，如果发现对方传来的BPDU不如自己的，则丢弃报文，直到再收不到比自己更优的BPDU 为止。
当网络中所有的交换机都处于这种状态的时候我们可以认为拓扑结构已经建立，但根端口和指定端口还得经过2个Forward Delay Time才能进入转发状态。
所以STP拓扑结构的建立实际上可以理解为端口角色的建立，所有端口都为指定端口的交换机被选为根桥，其余的为指定桥。
这里要提到5个概念：根桥，指定桥，根端口，指定端口，Block端口。
根桥就是“网桥ID”最优的桥，当STP的拓扑结构稳定之后由根桥负责每2秒（Hello Time）向树中所有的网桥发送配置BPDU报文，其他网桥接收并转发。
根端口即去往根桥路径最近的端口，这个最近的衡量是靠Root Path Cost来判定的。
有关Path Cost的计算，是每当一个端口收到一个BPDU后，会在该BPDU所指示的Path Cost上加上该端口的Port Path Cost（这是可以人为配置的）。
比较累计Root Path Cost最小的端口就是根端口，如果有两条开销相同的路径，那么就选择桥BID较小的。
指定桥就是对下游来说向它转发BPDU报文的桥，一个LAN上除了根桥以外的所有网桥都是指定桥。
为什么这么说呢？根据定义而来，指定桥上必定有指定端口（即使是网络边缘的网桥也有——连接到主机的端口），而指定端口就是用来转发BPDU报文的。
这里要注意的是拓扑稳定后Root Port是不发送BPDU报文的，虽然它的状态是Forwarding，它只接收BPDU。
指定端口：即在一个LAN里面负责转发BPDU的端口，根桥和指定桥上都有它，但根端口只在指定桥上有，同样block端口也只存在于指定桥上。
Block端口：即被对方的指定端口抑制的端口，Block端口不转发任何报文，但他接收BPDU，监听网络变化。
根端口、指定端口、Block端口即为STP网桥端口的三个角色。
1.4 端口状态：如图所示，一共有5种端口状态：Forwarding 转发用户流量的状态，只有根端口或指定端口才有这种状态。
构建MAC地址表，这时接收到用户帧，网桥会填充自己MAC Learning地址表。
所以是学习“状态”。
Listening 根桥、根端口、指定端口的选择就是在该状态内完成。
Blocking 仅仅接收Configuration BPDU。
Disabled 或Down，认为阻断或物理上断掉。
表1STP的五种端口状态前三个状态之间的转换各需要经过一个Forwarding Delay Time（15s），这也是可以人为配置的。
关于几个计时器将在后面的内容加以介绍。
1.5 STP工作原理生成树算法及验证（STP选举过程）１.生成树算法生成树协议运行生成树算法（STA）。
生成树算法很复杂，但是其过程可以归纳为以下三个步骤。
（１）选择根网桥（ROOT BRIDGE）（２）选择根端口（ROOT PORTS）（３）选择指定端口（DESIGNATED PORTS）*******************************************************************************名词解释：网桥的交换机的前身，由于STP是在网桥基础上开发的，因此现在交换机的网络中仍然沿用网桥这一术语。
****************************************************************************** 下面以一个例子来讲解这几个步骤的选择过程，它采用如图４.５所示的网络拓扑。
图４.５STP收敛过程示例拓扑图要将图所示的网络结构变成一个无环的拓扑，首先，STP要选择根网桥，前面讲过，STP是将一个环形的拓扑变成一个树状的拓扑结构，因此选择根网桥实现上就是为网络选出一个树根，那么选择根网桥的依据是什么呢？１）选择根网桥选择根网桥的依据是网桥ID，网桥ID是一个八字节的字段，其组成结构如图4.6所示，前面两个字节的十进制数称为网桥优先级，后六个字节是网桥的MAC地址。
网桥优先级是用于衡量网桥在生成树算法中优生级的十进制数，取值范围为０~65535,默认值是32768.网桥ID中的MAC地址是交换机自身的MAC地址.按照生成树算法的定义，当比较那个STP参数的两个取值时，值小的优先级高。
因此，在选择根网桥的时候，比较的方法是看哪台交换机的网桥ID的值最小，优先级小的被选择为根网桥，在优先级相同的情况下，MAC地址小的为根网桥。
在如图４.５所示的拓扑中，SW2的优先级为4096,SW1与SW3的优先级为默认值32768,因此，SW2被选为根网桥，如图４.７所示。
图４.７收敛过程选择根网桥如果SW2的优先级也是32768时，三台交换机的优先级相同。
比较三台交换机的MAC 地址，SW2的MAC地址最小，所以SW2被选为根网桥。
２）选择根端口选出了根网桥之后，网络中的每台交换机必须和根网桥建立关联，因此，STP将开始选择根端口的过程。
根端口存在每个非根网桥上，需要在每个非根网桥上选择一个根端口。
选择根端口的依据按照顺序依次如下:到根网桥最低的根路径成本。
直连的网桥ID最小端口ID最小根路径成本是两个网桥间的路径上所有链路的成本之和，也就是一个网桥到达根网桥的中间所有链路的路径成本之和，如图4.8所示图4.8根路径成本与路径成本路径成本用来代表一条链路带宽的大小，见表4-1，一条链路的带宽越大，它的传输数据的成本也就越低。
4-1 带宽与路径成本的关系端口ID是一个二字节的STP参数，由一个字节的端口优先级和一个字节的端口编号组成，如图4.9所示。
端口优先级是一个可配置的STP参数，在基于IOS的交换机上，端口优先级的十进制取值范围是0~255，默认值是128。
端口编号是catalyst用于列举各个端口的数字标识符。
在STP选择根端口的时候，首先比较交换机端口的根路径成本，根路径成本低的为根端口，当根路径成本相同的时候，比较连接的交换机的网桥ID值，选择网桥ID值小的作为根端口；当网桥ID相同的时候，比较端口ID值，选择较小的作为根端口。
******************************************************************************* 注意啦：在比较端口ID时，比较的是接收到的对端的端口ID值****************************************************************************在如图4.10所示的拓扑中，已经选出了根网桥，那么下一步就需要在SW1和SW3上各选择一个根端口，在本例中，所有的链路都是100MB/S的，那么下一步就需要在SW1和SW3上直接与SW2相连的接口的根路径成本是19，而SW1 与SW3之间连接的端口，其根路径成本应该是19+19=38;因此，在SW1与SW3上，直连SW2的端口被选为根端口，如图4.10图4.10 STP收敛过程选择根端口３）选择指定端口选择完根网桥和每台交换机的根端口后，一个树形结构已初步形成，但是，所有链路仍连接在一起，并可以都处于活动状态，最后导致形成环路。