生成树协议是一种二层管理协议,应用于有环路的网络,通过一定的算法得到一条通路,并阻断冗余路径,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。当这条通路正常工作时,其余路径是关闭的;当这条通路出现故障时,将重新进行计算得到一条新的通路,同时又具备链路备份的功能。现在主流的生成树协议包括stp/rstp/ mstp,本设备支持其中的stp和rstp 协议。
普通生成树(stp)是最简单的一种生成树协议。交换机通过运行生成树算法(sta),根据交换机的优先级和mac 地址,选取一个唯一的根网桥;网络中的链路根据速度确定路径花费,在每个非根交换机上选取一个和根网桥连接的,路径花费最小的端口作为根端口;在每个网段根据路径花费选取一个指定端口,其他端口作为备份端口,在整个网络范围内形成一棵生成树。在交换机上,只有根端口和指定端口可以进行数据的转发,处于转发状态,其他的端口处于禁用状态,但可以接收生成树的管理报文,经过这样的处理后,裁减了冗余的通路,抑制了环路的产生,保证了网络的稳定性。
快速生成树协议(rstp)在普通stp 协议的基础上增加了端口可以快速由阻塞状态转变为转发状态的机制,加快了拓扑的收敛速度。在只连接了两个交换端口的点对点链路中,可以通过引入新的proposal/agreement 机制,指定端口只需与下游网桥进行一次握手就可以无时延地进入转发状态,实现链路的快速切换。直接与终端相连而不是和其他网桥相连的端口定义为边缘端口,边缘端口可以直接进入转发状态不需要任何延时,由于网桥无法知道端口是否是直接与终端相连,所以需要人工配置。
stp 和rstp 根据协议计算,将端口分成不同的角色:
1 根端口(root):指到根交换机最优路径的端口。负责向根节点转发数据。
如果多个端口具有相同的到根桥的路径花费时,那么具有最低的端口优先级别的才会成为根端口。
2 指定端口(designated):向下游交换机转发数据的端口,同时发送生成树协议报文维持生成树状态。
3 备份端口(backup):为连接自身设备或共享网络提供备份的端口。该种端口说明自身的端口之间存在环路。
4 替换端口(alternate):到根交换机之间存在冗余路径,可以在原有链路异常的时候,很快的替换原来的根端口转换成转发状态,代替失效端口维持网络畅通。
5 边缘端口(edged):用于连接终端设备的端口。如pc 等。被设置为边缘端口的端口在生成树动荡时不参与计算,状态可以快速切换。
根据端口角色,端口在计算稳定后的状态如表7.7-1所示。