一，STP协议基本原理
以太网交换网络中为了进行链路备份,提高网络可靠性,通常会使用冗余链路。但是使用冗余链路会在交换网络上产生环路,引发广播风暴以及MAC地址表不稳定等故障现象,从而导致用户通信质量较差,甚至通信中断。为解决交换网络中的环路问题,提出了生成树协议STP。
运行STP协议的设备通过彼此交互信息发现网络中的环路,并有选择地对某个端口进行阻塞最终将环形网络结构修剪成无环路的树形网络结构,从而防止报文在环形网络中不断循环,避免设备由于重复接收相同的报文造成处理能力下降。
由于STP拓扑收敛速度慢,lEEE在2001年发布了802.1W标准定义了RSTP。RSTP在STP
基础上进行了改进,实现了网络拓扑快速收敛。
二，STP出现的背景
STP是一个用于局域网中消除环路的协议。运行该协议的设备通过彼此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。由于局域网规模的不断增长,生成树协议已经成为了当前最重要的局域网协议之。
在典型局域网络中会产生如下两种情况:
1.广播风暴导致网络不可用
环路产生广播风暴,广播风暴会导致网络不可用。假设交换设备上没有启用STP协议。如果A发出广播请求,那么广播报文将被其他两台交换设备的端口port1接收,并分别从端口port2广播出去,然后端口port2又收到另一台交换设备发过来的广播报文,再分别从两台交换设备的端口port1转发,如此反复,最终导致整个网络资源被耗尽,网络瘫痪不可用。
2.MAC地址表震荡导致MAC地址表项被破坏。
即使是单播报文,也有可能导致交换设备的MAC地址表项混乱,以致破坏交换设备的MAC地址表。
假设网络中没有广播风暴, HostA发送一个单播报文给 HostB,如果此时 HostB临时从网
络中移去,那么交换设备上有关 HostB的MAC地址表项也将被删除。此时 HostA发给 HostB的单播报文,
将被交换设备S1的端口port1接收,由于S1上没有相应的MAC地址转发表项,该单播报文将被转发到端口
port2上,然后交换设备S2的端口pot2又收到从对端port2端口发来的单播报文,然后又从port1发出去。
同时,交换设备S2的端口Port1也会接收 HostA发给 HostB的单播报文,然后又从pot2发出去。如此反复,
在两台交换设备上,由于不间断地从端口port1、port2收到主机A发来的单播报文,交换设备会不停地修改
自己的MAC地址表项,从而引起了MAC地址表的抖动。如此下去,最终导致MAC地址表项被破坏。
