交换机构成环路的影响

广播风暴

交换机之间形成环路，数据包在交换机之间相互循环传输。
多帧复制
一个数据帧在环路中重复发送。
MAC地址表紊乱
数据帧从多分设备进行转发。

生成树协议原理—STP

逻辑上断开环路，防止广播风暴产生。
当线路故障，阻塞接口被激活，恢复通信，起备份线路的作用。

生成树算法的三步走

选择根网桥。
选择根端口。
选择指定端口。

网桥ID

特点

网桥ID是唯一的
选择交换中网桥ID最小的交换机成为根网桥。

组成与说明

由网桥优先级和网桥MAC地址组成，分别占用了2字节，6字节，而优先级的取值范围在0 ~ 65535之间，默认值为32768.

选择根端口的依据

到根网桥最低的跟路径成本。根路径成本：根网桥上所有链路的成本之和。（10Mbps—100成本，100Mbps—19成本）
直连的网桥ID最小
端口ID最小（物理设备上端口号存在一种联系）。端口ID：由端口优先级与端口编号组成，取值范围0~ 255之间，默认值为128。

桥协议数据单元——BPDU

BPDU认识

一般使用组播发送BPDU
由根网桥ID、根路径成本、发送网桥ID、端口ID组成。

BPDU的工作过程

当交换机启动时，假定自己是根网桥，在向外发送的BPDU中根网桥ID字段填写自己的网桥ID。
当收到其他交换机发出的BPDU后，比较网桥的ID，选择较小的添加到根网桥ID中。
当接收到其他交换机发出的BPDU后，比较网桥ID，选择较小的添加到根网桥ID中。
当全网所有的交换机接收到全部的BPDU并比较后，就可以选择出唯一的一个根网桥。

STP的五大状态

转发(Forwarding)：发送/接收用户数据
学习(Learning)：构建网桥表
侦听(Listening)：构建“活动”拓扑
阻塞(Blocking)：只能接收BPDU
禁用(Disabled)：强制关闭

STP的计时器

STP在交换机相互发送BPDU报文时，尽力形成一个无环路的拓扑。BPDU从一台交换机传到另一台交换机时，总要花费一定的时间。另外，当拓扑改变（如线路或根网桥故障）的消息从网络的一侧传送到另一侧时，也要经历一定的传播延迟。由于存在这些延迟，所以需要为交换机设置足够的时间来完成BPDU的转发和生成树的运算，因袭，在交换机内部设置了一些计时器来控制每个阶段的时间长度。

STP利用三种计时方法来确定一个网络正确的收敛。现将STP计时器及它们的默认值描述如下：

Hello时间：网桥发送配置BPDU报文之间的时间间隔。IEEE802.1q标准规定的默认访问时间为两秒。
转发延迟：一个交换机端口在Listening（侦听）和Learning（学习）状态所花费的时间间隔，它的默认值各为15S。
最大老化时间：交换机在丢失BPDU报文之前存储它的最大时间。

侦听和学习都是生成树所实施的过渡状态，用来强迫端口等待来自其他交换机上的所有BPDU。典型的端口过渡如下：

A.从阻塞到侦听（20s）
B.从侦听到学习（15s）
C.从学习到侦听（15s）

当启用STP时，VLAN上面的每台交换机在加电以后都经过从给阻塞到侦听、学习的过渡状态。
STP计时器可以用命令予以配置和调整。不过，如不是经过认真考虑和规划，建议不要轻易改变计时器的默认值。

VLAN与STP关系

用于VLAN在交换机中传输，避免链路断开的时候，正好也阻断了其中一个vlan，使用PSVT还能实现线路的负载均衡。
MSTP：实现网络的负载分担。实现单个VLAN对应一个生成树。
可以设置多条实例：将VLAN加入，可以选择实例一或二作为主或备的根网桥。

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