STP生成树协议工作原理

在一个复杂的网络中，难免会出现环路。并且，由于冗余备份需要，网络设计者都倾向于在设备之间部署多条物理链路，其中一条作主链路，其他链路作为备份。这样，偶然或必然中都会导致环路的产生。环路会产生广播风暴，最终导致整个网络资源被耗尽，网络瘫痪不可用。环路还会引起MAC地址表震荡导致MAC地址表项被破坏。为了破除环路，采用数据链路层协议STP。下面一起来看看STP是如何破坏的。

STP的工作原理

STP实质就是从逻辑上把其中一个端阻塞掉，从而把环路破除。那么它是通过什么机制选取那个端口是阻塞状态呢?生成树算法可以归纳以下三个步骤：

1. 选择根网桥

每个交换机都有唯一的网桥ID(BID)，最小BID值的交换机为根交换机。因为BID(8字节)= 桥优先级(2字节)+ 桥MAC(6字节)，所以，通过调整优先级让某台交换机为根交换机。

2. 选择根端口

选择根网桥后，其他的非根网桥选择一个距离根网桥最近的端口为根端口。

选择根端口依据如下：

• 交换机中到根网桥总路径成本最低的端口

• 如果到达根网桥的开销相同，在比较上级发送者的桥ID，选择发送者网桥ID最小对应的端口。

• 如果发送者网桥ID也相同，再比较发送者端口ID。端口ID由端口优先级(8位)和端口编号(8位)组成。若端口优先级相同，选择端口号最小的。

链路速度与路径成本

3. 选择指定端口

每个网段选择一个指定端口，根网桥的所有端口均为指定端口。

选择非根网桥指定端口的依据如下：

• 到根网桥的路径成本最低

• 端口所在的网桥的ID最小

• 端口值较小

经过以上三个步骤的选择，把根桥、根端口和指定端口都选择出来了，剩下的就是非指定端口，也是将被STP协议在逻辑上阻塞的端口。

以下通过一个简单的案例来深入了解一下STP的工作过程。

从上图拓扑是由三台华为的S5700组成，优先级保持默认的32768，带宽也是一样的1000Mbps。由于华为的交换机默认开启STP。

根据上文的知识点，很快确定SW1是根交换机，由于优先级一样，比较MAC地址，SW1是最小的，所以称为根端口。在交换机上通过执行如下命令验证一下

[SW3]display stp

根端口是哪些呢?

交换机SW2到交换机SW1的最近端口被选为根端口。从上图拓扑可看出，在带宽相同情况下，SW2的GE0/0/1端口到SW1最近，所以，为根端口，同样的SW3的GE0/0/2端口为根端口。可以通过以下命令，在交换机上验证

display stp brief

指定端口是哪些呢?

SW2和SW3的GE0/0/3两个端口到根端口的开销一样，选择BID较小的SW3交换机端口为指定端口，所以SW3的GE0/0/3为指定端口，而SW2的GE0/0/3为阻塞端口。

有了以上的知识点，可以通过控制一些可变的值，来达到我们先要的效果，例如，先让SW3成为根交换机，可以通过降低SW3的优先级(一定是4096的倍数)。执行如下命令

[SW3]stp priority 4096

还可以通过修改端口的优先级、或者链路开销值等参数，达到我们想要的效果。具体命令如下：

#修改端口的开销值 [SW2-GigabitEthernet0/0/1]stp cost 1000 #通过修改端口优先级 [SW2-GigabitEthernet0/0/1]stp port priority 32