新华三H3CNE网络工程师认证—生成树协议

新华三H3CNE网络工程师认证本节讲解生成树协议,关于生成树协议,提到生成树协议,这个时候不得不提到另外一个概念叫二层环路。二层环路导致的原因是交换机的转发机制导致的,本博客将分析这个机制导致这个问题的原因。

文章目录

一、二层环路

随着规模的不断扩大,越来越多的交换机被用来实现主机之间的互联。如图,接入交换机单链路上联,则存在单链路故障,也就是如果这跟根上联链路发生故障,减缓及下联用户就断网了。另一个问题的单点故障,也就是交换机如果宕机,交换机下联用户也就断网了。这类问题,交换机在互联时一般都会使用冗余链路来实现备份。冗余链路虽然增强了网络的可靠性,但是也会产生环路,而环路会带来一系列的问题,继而导致通信质量下降和通信业务中断等问题。

二、STP的作用

STP通过阻塞端口来消除环路,并能够实现链路备份的目的。

在以太网中,二层网络的环路会带来广播风暴,MAC地址表震荡,重复数据帧等问题,为解决交换机网络中的环路问题,提出了STP协议。

1、消除环路

通过阻断冗余链路来消除网络中可能存在的环路

2、链路备份

当活动路径发生故障时,激活备份链路,及时恢复网络连通性。

三、STP的运行原理

1、构建生成树

  • 选举根桥::STP首先选举一个根桥,这是网络中优先级最局的交换机。根桥是生成树的顶点,所有其他交换机都以此为基准计算最短路径。
  • 计算最短路径:非根桥交换机计算到根桥的最短路径,并选择一根到根桥的"最佳"链路作为其根端口。

2、确定端口状态

  • 转发状态:端口进入转发状态,开始转发数据帧。
  • 阻塞状态:为防止环路,某些端口会被置于阻塞状态,不转发数据帧。

3、端口快速转换

  • 准备状态:端口从阻塞状态进入准备状态,开始传输BPDU(桥协议数据单元),但不转发数据帧。
  • 向前状态:端口进入向前状态,开始转发数据帧,并传输BPDU。

四、总结

生成树协议(STP)是网络中不可或缺的技术,它通过防止环路的形成,确保了网络的稳定性和可靠性。STP的工作原理涉及构建生成树、确定端口状态和快速转换端口等关键步骤。通过深入了解STP的工作原理,你将能够更好地理解其在网络中的重要性,并为你设计和实施高效、稳定的网络环境提供参考。随着网络技术的不断发展,STP将继续发挥其重要作用,帮助网络管理员应对各种挑战。

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