cisco交换机学习（STP）.pdf

冗余功能在第二层网络设计中扮演着至关重要的角色。冗余主要通过在网络中增加额外的设备和电缆来实现，从而提供备用的网络路径。当网络中存在多条路径用于数据传输时，即便某一条路径因为设备故障或电缆问题而失效，网络仍然能够保持正常的通信，这样就能有效提高网络的整体可用性和可靠性。 然而，当在第二层网络中引入冗余功能时，也会带来一些问题，其中最严重的就是广播风暴。当网络中出现第二层环路时，广播帧可能会无限循环传播，当这些广播帧的数量超过了网络的承载能力，就会耗尽所有的可用带宽，导致网络无法为正常的流量提供服务，从而引起网络中断。 此外，环路还可能导致目的设备接收到重复的单播帧。在这种情况下，发送到环路中的单播帧，可能会被环路中的交换机重复地发送到目的设备，造成不必要的网络拥堵和资源浪费。 在现实的网络环境中，冗余环路的问题可能会出现在配线间，也可能出现在工作室内部。为了防止这些问题，通常需要采取某种形式的冗余控制机制。 生成树协议（STP）正是为了解决引入第二层冗余后出现的问题而设计的。STP可以消除网络中的环路，并通过三个步骤实现无环拓扑的收敛，其目的在于保障冗余网络的安全运行。 STP的工作原理基于生成树算法，其目标是创建一个没有环路的树状网络拓扑结构，以便在保持网络冗余的同时，避免环路带来的问题。通过这种机制，网络即使在物理上存在冗余，逻辑上也能保持无环路运行。 STP协议在操作过程中，首先会选择一个根桥，然后确定哪些端口应该参与转发，哪些端口应该被阻塞。根桥是网络中的一个参考点，所有其他交换机都会确定与根桥的最短路径，并根据这些信息来选择端口的状态。那些确定为阻塞状态的端口不会转发数据包，但是仍然能接收BPDU（网桥协议数据单元）信息，这样做的目的是维护网络拓扑的完整性和稳定性。 STP还提供了多种变种，包括PVST+、RSTP和快速PVST+，它们都是为了提升网络的稳定性和收敛速度。PVST+（Per-VLAN Spanning Tree Plus）是Cisco提出的针对每个VLAN生成一个STP实例的方法，它允许网络在每个VLAN的基础上实现负载均衡。RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）是STP的改进版本，能够提供比传统STP更快的收敛速度。快速PVST+是PVST+的增强版，它结合了PVST+对VLAN的支持和RSTP的快速收敛能力。 在LAN中采用快速PVST+可以防止冗余交换机之间出现环路。快速PVST+通过在VLAN的基础上单独运行RSTP实例来实现这一点。当网络拓扑发生变化时，快速PVST+能够迅速响应，计算出新的无环拓扑结构，并对网络进行相应的调整。 通过学习STP的原理和操作，网络管理员可以更好地管理和维护融合网络的稳定性和可靠性。这些知识对于设计和优化大型企业网络至关重要。