通信互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)知識點精講之生成樹協(xié)議

       下面是由希賽小編整理的通信互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)知識點精講之生成樹協(xié)議，希望能幫助學(xué)友們。具體內(nèi)容如下：

       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？珀爾曼（Radia Perlman）博士發(fā)明的。使用珀爾曼博士發(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)路運行。

       如果不采用生成樹協(xié)議，每一臺交換機(jī)將無限地復(fù)制它們收到的第一個數(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關(guān)閉一個或者多個冗余連接，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)橋能夠自動發(fā)現(xiàn)一個沒有環(huán)路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的子網(wǎng)，也就是一個生成樹，樹狀的結(jié)構(gòu)是不會出現(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網(wǎng)絡(luò)的每一個部分。它將建立整個局域網(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，網(wǎng)橋都將進(jìn)行生成樹拓?fù)涞闹匦掠嬎恪?/p>

       當(dāng)一個網(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，網(wǎng)橋就開始從頭實施生成樹算法。這種算法從根網(wǎng)橋的選擇開始。根網(wǎng)橋（rootbridge）是整個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的核心，顧名思義，它處于這個“生成樹”的根部，所有的數(shù)據(jù)實際上都要通過根網(wǎng)橋。在手工設(shè)置根網(wǎng)橋時要特別注意。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“中心”.這一步會在每個局域網(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。最后一步是每個網(wǎng)橋要選擇一個根端口。根端口是“用來向根橋發(fā)送數(shù)據(jù)的端口”.注意，一個網(wǎng)橋上的每一個端口，甚至連接到終端系統(tǒng)（計算機(jī)）的端口，都將參加這個根端口選擇，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)實世界中實際的功能。但這種計算是破壞性的。要進(jìn)行這種計算，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)改變的時候或者網(wǎng)橋得到一個BPDP包時才會進(jìn)行，事實上，這種計算發(fā)生的頻度很高。

       當(dāng)一個物理連接的網(wǎng)橋新網(wǎng)橋連線時，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)議開始計算的時候。所有的通信都要停止大約50s.這些時間可以說是物有所值，因為這被限制在一個很短的停機(jī)時間內(nèi)。如果交換機(jī)被擠暴，或者缺少多余的路徑，將會出現(xiàn)一直的停機(jī)。

       另外，很多現(xiàn)代廠商已經(jīng)實現(xiàn)了快速生成樹協(xié)議，這是生成樹協(xié)議的一個改進(jìn)版本。它更加注意在重新計算拓?fù)鋾r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的計算時間縮短到不足3s.

       啟用生成樹功能可以通過多個連接把兩個網(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網(wǎng)橋壞了，可以繞過這個網(wǎng)橋，使用另一個網(wǎng)橋。這個工作原理是雖然現(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，如果其中一個物理連接碰巧是-條虛擬局域網(wǎng)trunk線，會出現(xiàn)什么情況呢？如果只有一個運行的生成樹實例，這個生成樹可能會發(fā)現(xiàn)_k中的一個網(wǎng)絡(luò)不應(yīng)該使用這個連接（turnk端口匯聚將多條物理連接匯聚為一個帶寬更大的邏輯連接）。除了關(guān)閉整個連接之外，沒有其他的選擇。

       對于每一個虛擬局域網(wǎng)一個生成樹協(xié)議（PVST/per-VLAN spanning trees）的情況，當(dāng)啟用這項功能的時候，一個網(wǎng)橋?qū)樵摼W(wǎng)橋上的每一個虛擬局域網(wǎng)運行一個生成樹實例。如果一個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只有一個出口的情況，這可能是因為管理員要限制虛擬局域網(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。這也包括運行ettercap軟件和其他非法程序的計算機(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)行計算，而且一臺計算機(jī)也可以參加投票并且贏得這個選擇。

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