通信工程師考試培訓(xùn)生成樹協(xié)議

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 責(zé)任編輯:lyx118 2013-07-10

摘要:視頻教程在線輔導(dǎo)面授招生考試大綱指定教材報(bào)名時(shí)間7.3生成樹協(xié)議生成樹協(xié)議(STP)是由Sun微系統(tǒng)公司工程師拉迪亞?珀?duì)柭≧adiaPerlman)博士發(fā)明的。使用珀?duì)柭┦堪l(fā)明的這種方法能夠達(dá)到二層路由的理想境界:冗余和無環(huán)路運(yùn)行。如果不采用生成樹協(xié)議,每一臺(tái)交換機(jī)將無限地復(fù)制它們收到的第一個(gè)數(shù)據(jù)包,直到內(nèi)

 在線輔導(dǎo) 面授招生 考試大綱 指定教材 報(bào)名時(shí)間

7.3 生成樹協(xié)議

生成樹協(xié)議(STP)是由Sun微系統(tǒng)公司工程師拉迪亞?珀?duì)柭≧adia Perlman)博 士發(fā)明的。使用珀?duì)柭┦堪l(fā)明的這種方法能夠達(dá)到二層路由的理想境界:冗余和無環(huán)路 運(yùn)行。

如果不采用生成樹協(xié)議,每一臺(tái)交換機(jī)將無限地復(fù)制它們收到的第一個(gè)數(shù)據(jù)包,直 到內(nèi)存耗盡和系統(tǒng)崩潰為止。在二層,沒有任何東西能夠阻止這種環(huán)路的事情發(fā)生。生 成樹協(xié)議在當(dāng)前可用的連接都有效時(shí)關(guān)閉一個(gè)或者多個(gè)冗余連接,而在當(dāng)前連接出現(xiàn)故 障后,再啟用這些被關(guān)閉的冗余連接。生成樹協(xié)議決定使用哪一個(gè)連接完全取決于網(wǎng)絡(luò) 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

生成樹協(xié)議拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的思路是,二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)橋能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)沒有環(huán)路的拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)的子網(wǎng),也就是一個(gè)生成樹,樹狀的結(jié)構(gòu)是不會(huì)出現(xiàn)環(huán)形的。生成樹協(xié)議還能夠確定有足 夠的連接通向這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)部分。它將建立整個(gè)局域網(wǎng)的生成樹。當(dāng)首次連接網(wǎng)橋或者 發(fā)生拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化時(shí),網(wǎng)橋都將進(jìn)行生成樹拓?fù)涞闹匦掠?jì)算。

當(dāng)一個(gè)網(wǎng)橋收到某種類型的“設(shè)置信息”(一種特殊類型的橋接協(xié)議數(shù)據(jù)單元,BPDU) 時(shí),網(wǎng)橋就開始從頭實(shí)施生成樹算法。這種算法從根網(wǎng)橋的選擇開始。根網(wǎng)橋(rootbridge) 是整個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的核心,顧名思義,它處于這個(gè)“生成樹”的根部,所有的數(shù)據(jù)實(shí)際上都 要通過根網(wǎng)橋。在手工設(shè)置根網(wǎng)橋時(shí)要特別注意。對于思科設(shè)備來言,其根網(wǎng)橋的選擇過 程暴露出一些問題,就是過分簡單化。思科硬件通常使用最低的MAC地址,具備這些地 址的設(shè)備通常是網(wǎng)絡(luò)中最陳舊的設(shè)備,因而其交換速度常是最慢的,而從根網(wǎng)橋在網(wǎng)絡(luò)中 的位置看,它負(fù)荷卻最重。生成樹構(gòu)建的下一步是讓每一個(gè)網(wǎng)橋決定通向根橋的最短路徑, 這樣各網(wǎng)橋就可以知道如何到達(dá)這個(gè)“中心”.這一步會(huì)在每個(gè)局域網(wǎng)進(jìn)行,它選擇指定的 網(wǎng)橋,或者與根橋最接近的網(wǎng)橋。指定的網(wǎng)橋?qū)?shù)據(jù)從局域網(wǎng)發(fā)送到根橋。最后一步是每 個(gè)網(wǎng)橋要選擇一個(gè)根端口。根端口是“用來向根橋發(fā)送數(shù)據(jù)的端口”.注意,一個(gè)網(wǎng)橋上的 每一個(gè)端口,甚至連接到終端系統(tǒng)(計(jì)算機(jī))的端口,都將參加這個(gè)根端口選擇,除非將 端口設(shè)置為“忽略”.

上面就是生成樹算法的過程。但是,這還不能解釋生成樹在現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)際的功能。但 這種計(jì)算是破壞性的。要進(jìn)行這種計(jì)算,網(wǎng)橋必須停止所有的通信。網(wǎng)橋要經(jīng)過一系列的測 試和學(xué)習(xí)階段,只有在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立起來之后才開始發(fā)送數(shù)據(jù)。網(wǎng)橋只有在拓?fù)錂C(jī)構(gòu)改變的 時(shí)候或者網(wǎng)橋得到一個(gè)BPDP包時(shí)才會(huì)進(jìn)行,事實(shí)上,這種計(jì)算發(fā)生的頻度很高。

當(dāng)一個(gè)物理連接的網(wǎng)橋新網(wǎng)橋連線時(shí),它將發(fā)送重新設(shè)H BPDU,其他連接的設(shè)備將進(jìn) 照施行》當(dāng)生成樹協(xié)議開始計(jì)算的時(shí)候。所有的通信都要停止大約50s.這些時(shí)間可以說是 物有所值,因?yàn)檫@被限制在一個(gè)很短的停機(jī)時(shí)間內(nèi)。如果交換機(jī)被擠暴,或者缺少多余的路 徑,將會(huì)出現(xiàn)一直的停機(jī)。

另外,很多現(xiàn)代廠商已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了快速生成樹協(xié)議,這是生成樹協(xié)議的一個(gè)改進(jìn)版本。它 更加注意在重新計(jì)算拓?fù)鋾r(shí)的開銷,并且與老版本的協(xié)議兼容。在大多數(shù)情況下,它可以把 以前多達(dá)50s的計(jì)算時(shí)間縮短到不足3s.

啟用生成樹功能可以通過多個(gè)連接把兩個(gè)網(wǎng)橋連接在一起,并且不產(chǎn)生環(huán)路。如果連接 之中的一個(gè)網(wǎng)橋壞了,可以繞過這個(gè)網(wǎng)橋,使用另一個(gè)網(wǎng)橋。這個(gè)工作原理是雖然現(xiàn)用的交 換機(jī)封鎖其備用的連接,但是,它默默地監(jiān)聽BPDU更新并且仍然知道哪一個(gè)連接通向根橋。 這就是說,如果進(jìn)行了適當(dāng)?shù)脑O(shè)置,如果其中一個(gè)物理連接碰巧是-條虛擬局域網(wǎng)trunk線, 會(huì)出現(xiàn)什么情況呢?如果只有一個(gè)運(yùn)行的生成樹實(shí)例,這個(gè)生成樹可能會(huì)發(fā)現(xiàn)_k中的一 個(gè)網(wǎng)絡(luò)不應(yīng)該使用這個(gè)連接(turnk端口匯聚將多條物理連接匯聚為一個(gè)帶寬更大的邏輯連 接)。除了關(guān)閉整個(gè)連接之外,沒有其他的選擇。

對于每一個(gè)虛擬局域網(wǎng)一個(gè)生成樹協(xié)議(PVST/per-VLAN spanning trees)的情況,當(dāng)啟 用這項(xiàng)功能的時(shí)候,一個(gè)網(wǎng)橋?qū)樵摼W(wǎng)橋上的每一個(gè)虛擬局域網(wǎng)運(yùn)行一個(gè)生成樹實(shí)例。如果 一個(gè)trunk連接包含虛擬局域W丨、2和3,它可以決定虛擬局域網(wǎng)1和2不能使用哪條路徑, 但是仍然允許虛擬局域網(wǎng)3使用這條路徑。在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中,還有許多虛擬局域網(wǎng)3只有一 個(gè)出口的情況,這可能是因?yàn)楣芾韱T要限制虛擬局域網(wǎng)3訪問的范圍。如果不使用PVST, 而且trunk端U被生成樹封鎖,這個(gè)網(wǎng)橋上的虛擬局域網(wǎng)3將失去與其局域網(wǎng)的其他方面的 連接。建議使用PVST.

發(fā)送BPDU數(shù)據(jù)的任何端口都能夠引起網(wǎng)絡(luò)中斷。這也包括運(yùn)行ettercap軟件和其他非 法程序的計(jì)算機(jī)。一定要在所有的端口啟用類似于思科的“BPDU-Guard”這樣的技術(shù)來封鎖 BPDU數(shù)據(jù)包。這些BPDU數(shù)據(jù)包不僅能夠引起生成樹協(xié)議重新進(jìn)行計(jì)算,而且一臺(tái)計(jì)算機(jī) 也可以參加投票并且贏得這個(gè)選擇。

小結(jié):

生成樹協(xié)議提供一種控制環(huán)路的方法。采用這種方法,在連接發(fā)生問題的時(shí)候,以 太網(wǎng)能夠繞過出現(xiàn)故障的連接。

生成樹中的根橋是一個(gè)邏輯的中心,并且監(jiān)視整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信。最好不要依賴設(shè)備 的自動(dòng)選擇去挑選哪一個(gè)網(wǎng)橋會(huì)成為根橋。?生成樹協(xié)議重新計(jì)算的過程復(fù)雜:恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置主機(jī)連接端口(這樣就不會(huì)引起重新 計(jì)算),推薦使用快速生成樹協(xié)議。

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