简述STP的作用

2025-02-23 14:49:29

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回答1：

STP的全称是spanning-tree protocol,STP协议是一个二层的链路管理协议，它在提供链路冗余的同时防止网络产生环路。STP协议(Spanning tree protocol)的本质就是实现在交换网络中链路的备份和负载的分担.stp是生成树协议,主要功能是从拓扑中清除第2层环路
一.STP增强特性:
传统的802.1d标准的STP,有一些缺陷,比如当一个交换机检测到链路发生故障,再到网络重新收敛的时候,至少要等50秒的时间(转发延迟+BPDU最大生存周期).当一个端工作站,比如PC或服务器,插到交换机某个端口后,该端口同样会经历STP的一些状态,比如监听和学习.但是端工作站不会引起层2环路,因此,对于接端工做站的端口,没必要经历这相对漫长的STP收敛时间.因此 CISCO提出了Port Fast这一特性.启用该特性的端口无需经历转发延迟可以直接进入转发状态,减少收敛时间.该特性类似802.1w标准里的边缘端口(EP):

在启用这种特性的时候,必须保证该端口连接的是端工作站,而不是交换机或者集线器等网络设备,否则会引起环路问题.另外,如果在该端口启用了语音VLAN,那么Port /---全局启用Port Fast特性---/
Switch(config-if)# spanning-tree portfast [trunk] /---基于接口的启用Port Fast特性---/
Switch(config-if)# spanning-tree portfast disable /---禁用Port Fast特性---/
注意,如果要在trunk端口启用该特性,先要确保该trunk端口不会引起环路.

另外一种减少STP收敛时间的技术是Uplink Fast特性:
当交换机A检测到链路L2出故障后,会立刻切换到L3,从而跳过STP的监听和学习阶段(转发延迟),节约近30秒的时间达到快速收敛.另外要注意的是,如果配置了VLAN的优先级,那么不能启用该特性.因为该特性是对所有VLAN生效而不是针对某一个VLAN生效.一旦启用该特性后,交换机的网桥优先级自动被设置为49152;如果你的链路开销小于3000,那么开销将自动增大为3000(如果大于3000则不会).该举动的意图是防止交换机成为根桥.
配置方式如下:
Switch(config)# spanning-tree uplinkfast [max-update-rate pps] /---全局启用Uplink Fast---/
可选参数值的范围是0-32000,默认每秒150个包,值越低收敛越慢.

当链路L1出故障后,Uplink Fast特性就不能弥补该缺点.因此出现了Backbone Fast特性:

当交换机C通过下级BPDU信息(inferior BPDU)检测到L1出故障后,由于L1不是它到根桥的直连链路.因此,交换机C会发送根链路查询信息(RLQ).当收到RLQ的应答后,交换机C将自己原本处于堵塞状态的端口立即设置为转发状态(把最大生存周期的20秒给老化掉),为B提供一条到根桥的替代路径.但要经过转发延迟,也就是大约30的时间.一旦启用该特性,必须在所有的交换几上都使用.但如果此时新增加一个交换机进来,该交换机也会发送下级BPDU信息声称自己想成为根桥(野心够大啊).不过其他交换机会忽略该下级BPDU,并且交换机B会告诉它A才是根桥:

配置方式:
Switch(config)# spanning-tree backbonefast /---全局启用Backbone /---在启用了Port Fast特性的端口上启用BPDU Guard---/
Switch(config-if)# spanning-tree bpduguard enable /---在不启用Port Fast特性的情况下启用BPDU Guard---/

而BPDU Filtering特性和BPDU Guard特性非常类似.通过使用BPDU Filtering,将能够防止交换机在启用了Port Fast特性的端口上发送BPDU给主机:
如果全局配置了BPDU /---在启用了Port Fast特性的端口上启用BPDU Filtering---/
Switch(config-if)# spanning-tree bpdufilter enable /---在不启用Port Fast特性的情况下启用BPDU Filtering---/

一般层2网络的SP可能会有多条达到客户网络的连接.为了防止客户交换机偶然成为根桥,可以在连接到客户交换机的端口上使用Root Guard特性来避免这一问题的发生.如果STP偶然选出客户交换机的某个端口做为根端口(RP),那么Root Guard特性将把该端口设置为root-inconsistent状态(堵塞)来防止客户交换机成为根桥:

配置Root /---启用Root Guard特性---/
注意,Root Guard和Loop Guard特性不可同时使用,也不要在启用了Uplink Fast特性的端口上启用该特性.该特性一旦配置后,对所有VLAN都生效.

另外,也可以使用Loop Guard技术替代端口(AP)或RP由于单向链路的故障问题成为指定端口(DP):

如上图,交换机A做为根桥,由于交换机B和C之间发生单向链路故障,C将不能从B那里接收到BPDU.如果没有启用该特性,那么交换机C在最大生存周期(Max Age)计时器超时之后,交换机C上的堵塞端口将转换到监听状态,并最终会在30秒之后转换到转发状态.当交换机C的原先处于堵塞状态的端口进入到转发状态的时候,交换机B上原先的DP还处于转发状态,而一个桥接网段上只能有一个DP,因此就产生了环路.如果启用了Loop Guard特性之后,当最大生存周期超时之后,交换机C上的堵塞端口将过渡到loop-inconsistent状态(堵塞),处于该状态的端口不能传递任何流量.因此就不会产生层2环路.
配置Loop Guard:
Switch(config)# spanning-tree loopguard default /---启用Loop Guard特性---/
注意,Loop Guard和Root Guard特性不可同时使用.

回答2：

　　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/RSTP
　　1. 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。但测试时部分以太网业务的倒换时间为0或小于几个毫秒，原因是内部具有较大缓存。SDH保护倒换动作对MAC层是不可见的。这两个层次的保护可以协调工作，设置一定的“拖延时间”（hold-off），一般不会出现多次倒换问题。
　　STP还有屏蔽双绞线的意思（Shielded Twisted-Pair)
　　在生物学，化学以及物理等学科中，STP是standard temperature and pressure的缩写。在理工实验中一般指273K、100KPa的环境；而在医学中则是指“标准体温与脉搏”。

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