生成树协议
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2012-10-10
16:21:43
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生成树协议（Spanning Tree）是一种链路管理协议，它为网络提供路径冗余同时防止产生环
路。为使以太网更好地工作，两个工作站之间只能有一条活动路径。网络环路的发生有多种原
因，最常见的一种是有意生成的冗余 － 万一一个链路或交换机失败，会有另一个链路或交换
机替代。
生成树协议允许网桥之间相互通信以发现网络物理环路。该协议定义了一种算法，网桥能
够使用它创建无环路（loop-free）的逻辑拓朴结构。换句话说，STP 创建了一个由无环路树
叶和树枝构成的树结构，其跨越了整个第二层网络。
生成树协议操作对终端站透明，也就是说，终端站并不知道它们自己是否连接在单个局域
网段或多网段中。当有两个网桥同时连接相同的计算机网段时，生成树协议可以允许两网桥之
间相互交换信息，这样只需要其中一个网桥处理两台计算机之间发送的信息。
网桥之间通过桥接协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit － BPDU）交换各自状态
信息。生成树协议通过发送 BPDU 信息选出网络中根交换机和根节点端口，并为每个网段
（switched segment）选出根节点端口和指定端口。
网桥中的程序能够决定如何使用生成树协议，这称为生成树算法，该算法能够避免网桥环
路，并确保在多路径情形下网桥能够选择一条最有效的路径。如果最佳路径失败，可以使用该
算法重新计算网络路径并找出下一条最佳路径。
利用生成树算法可以决定网络（哪台计算机主机在哪个区段），并通过 BPDU 信息交换
以上数据。该过程主要分为以下两个步骤：
步骤 1：通过评估它所接收到的所有配置信息和选择最优选项，来决定一个网桥可发送的最佳
信息。
步骤 2：一旦选定某网桥发送的信息，网桥将该信息与来自无根（non-root）连接的可能配置
信息相比较。如果步骤 1 中选择的最佳选项并不优于可能配置信息，便删除该端口。
生成树协议结构
网桥协议数据单元（BPDU）：
Protocol ID (2)Version (1)Type (1)Flags (1)Rood ID (8)Root Path (4)%
Sender BID (8)Port ID (2)M-Age (2)Max Age (2)Hello (2)FD (2 Bytes)%
Protocol ID ― 恒为 0。
Version ― 恒为 0。
Type ― 决定该帧中所包含的两种 BPDU 格式类型（配置 BPDU 或 TCN BPDU）。
Flags ― 标志活动拓朴中的变化，包含在拓朴变化通知（Topology Change
Noti.cations）的下一部分中。
Root BID ― 包括有根网桥的网桥 ID。会聚后的网桥网络中，所有配置 BPDU 中的该字段都
应该具有相同值（单个 VLAN）。NetXRay 可以细分为两个 BID 子字段：网桥优先级和网桥
MAC 地址。
Root Path Cost ― 通向有根网桥（Root Bridge）的所有链路的积累资本。
Sender BID ― 创建当前 BPDU 的网桥 BID。对于单交换机（单个 VLAN）发送的所有
BPDU 而言，该字段值都相同，而对于交换机与交换机之间发送的 BPDU 而言，该字段值不
同）
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