生成树的关键概念

生成树的关键概念

解决循环连接的方案就是STP。通过一定算法，STP使任意两个节点间有且只有一条路径连接，而其他的冗余链路则被自动阻塞，作为备份链路，如图8-6所示。只有当活动链路失败时，备份链路才会被激活，从而恢复设备之间的连接，保证网络的畅通。

与EtherChannel技术不同，Spanning-Tree只能保证在两台设备间拥有一条活动链路，因此，也就无法实现带宽加倍和负载均衡。这就好比一棵真实生长树，从树根开始长起，然后是树干、树枝，最后到树叶，从而保证任意两片树叶间只有一条路。而链路选举的标准就是优先级值（Priority）和端口费用（Cost）。

Spanning-Tree的优点是可以在任何端口实现，而不一定是固定的双绞线端口或光纤端口。

网络环路侦测和预防（Network loop detection and prevention）的意义在于任何两个局域网之间应该只有一条路径，否则，网络中将出现环路。如果存在着多于一条的路径，那么生成树算法将会侦测到环路的发生，并自动选择开销值（Cost）最低的那条路径作为可使用的路径（主链路），而阻断其他路径，将它们作为备用路径（备用链路）。

自动拓扑重构（Automatic topology re-configuration）是指当主链路出现故障时，生成树算法将自动启用备用链路，重构网络结构。生成树运算在无环路逻辑拓扑时，使用3个关键概念：网桥ID（Bridge ID）、路径开销（PC）及桥接协议数据单（BPDU）通知功能。

1．网桥ID（Bridge ID）

每台网桥都有一个ID表示，Bridge ID称为BID。它是由一个2字节加6字节，总共8字节组成的存储域组成，如图8-7所示。低6字节MAC地址由交换机分配好，高2字节BID 为网桥优先级，范围从0~65 535，默认为32 768。

2．路径开销（Path Cost）

IEEE 802.1D早期定义采用1 000Mbps来除以实际的带宽获得的数据作为路径开销值，但由于后来实际带宽超过1 000Mbps，得到了小数，不方便计算；后来IEEE 802.1D修正了新值，目前采用新值，如表8-1所示。

表8-1 生成树路径开销值

3．桥接协议数据单元（BPDU）

生成树在运算选举中，还通过相互比较桥接协议数据单元（Bridge Protocol Data Units，BPDU）实现。BPDU有两种类型，配置BPDU和拓扑改变通知（TCN BPDU）。

BPDU配置消息是以以太网数据帧的格式进行传递的，采用多播MAC地址

01-80-C2-00-00-00为目的MAC地址，网络中的网桥收到该地址后，能够判断出该数据帧是生成树协议的数据帧，源MAC地址域中的本网桥的MAC地址，数据帧的具体内容如表8-2

所示。

表8-2 BPDU配置消息格式

DMA：目的MAC地址，固定的组播地址，0X0180C2000000。

SMA：源MAC地址，发送BPDU配置消息的桥MAC地址。

L/T：帧长。

LLC Header：配置消息固定的链接头。

PayLoad：BPDU数据区。

IEEE 802.1D指定17个多播地址，范围从0x00180c2000000~0x00180c2000010，用于不同网桥版本，如果交换机端口开启STP，交换机CPU接收目标来地址

0x0180C2000000~0x0180C2000010，如果STP被关闭，则认为这些多播地址为未知的。

表8-2中的Payload是BPDU的核心配置部分，具体组成信息如表8-3所示。

表8-3 BPDU值域

拓扑改变BPDU（TCN BPDU），顾名思义就是拓扑改变时发出的BPDU，这是由拓扑改变的网桥发出的，与配置网桥区别在于，表8-3中的Type值为1。