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简介

STP(生成树协议SpanningTreepProtocol)能够提供路径冗余，使用STP可以使两个终端中

只有一条有效路径。在实际的网络环境中，物理环路可以提高网络的可靠性，当一条线

路断掉的时候，另一条链路仍然可以传输数据。但是，在交换网络中，当交换机接收到

一个未知目的地址的数据帧时，交换机的操作是将这个数据帧广播出去，这样，在存在

物理的交换网络中，就会产生一个双向的广播环，甚至产生广播风暴，导致交换机死机。

如何既有物理冗余链路保证网络的可靠性，又能避免冗余环路所产生的广播风暴呢？

STP协议是在逻辑上断开网络的环路，防止广播风暴的产生，而一旦正在用的线路出现

故障，逻辑上被断开的线路又被连通，继续传输数据。

交换网络环路

交换网络环路会带来3个问题：广播风暴、同一帧的多个拷贝和交换机CAM表不稳定。

交换网络环路的产生：

PC1和PC2通过交换机相连。网络初始状态时，PC1与PC2通信过程如下：

1.在网络通信最初，PC1的ARP条目中没有PC2的MAC地址，PC1首先会向SW1发送

一个ARP广播请求PC2的MAC地址；2.当SW1收到ARP的广播请求后，SW1会将广播

帧从除接收端口之外的所有端口转发出去即会从F0/1和F0/2发出；3.SW2收到广播后，

会将广播帧从F0/2和连接PC2的端口转发，同样SW3收到广播后，将其从F0/2端口转

发；

4.SW2收到SW3的广播后，将其从F0/1和连接PC2的端口转发，SW3收到SW2的广播

后将其从F0/1端口转发；

5.SW1分别从SW2、SW3收到广播帧，然后将从SW2收到的广播帧转发给SW3，而将

从SW3收到的广播帧发给SW2。SW1、SW2和SW3会将广播帧相互转发。这时网络就

形成了一个环路，而交换机并不知道，这将导致广播帧在这个环路中永远循环下去。

STP工作原理

STP运行STA(生成树算法SpanningTreeAlgorithm)。STA算法很复杂，但是其过程可以

归纳为以下三个步骤：

1.选择根网桥(RootBridge)；

1网桥ID最小。

2.选择根端口(RootPorts)；

1到根路径成本最低；

2最小的直连发送方网桥ID；

3最小的发送方端口ID。

3.选择指定端口(DesignatedPorts)。

1根路径成本最低；

2所在交换机的网桥ID最小；

3所在交换机的端口ID最小。

特别注意：选择根端口：比较接收的BPDU！！！；选择指定端口：比较发送的BPDU！！！。

选择根网桥

网桥ID最小：选择根网桥的依据是网桥ID的大小。在选择根网桥的时候，比较的方法

是看哪台交换机的网桥ID的值最小，优先级小的被选择为根网桥；在优先级相同的情

况下，MAC地址小的为根网桥。

网桥ID：是一个8Byte的字段，前面2Byte的十进制数称为网桥优先级，后6Byte是网

桥的MAC地址。

网桥优先级：用于衡量网桥在生成树算法中优先级的十进制数，取值范围为0-65535,默

认值是32768。

网桥的MAC地址：交换机自身的MAC地址，可以使用命令showversion查看。

示例：

选择根端口

选出了根网桥之后，网络中的每台交换机必须和根网桥建立关联，因此STP将开始选择

根端口。每个非根网桥上存在一个根端口，因此需要在每个非根网桥上选择一个根端口。

选择根端口的依据有三个：

到根路径成本最低的端口：路径成本是两个网桥间的路径上所有链路的成本之和，根路

径成本也就是一个网桥到达根网桥的中间所有链路的路径成本之和，路径成本用来代表

一条链路带宽的大小，一条链路的带宽越大，它的传输数据的成本也就越低。

最小的直连发送方网桥ID：BPDU帧是从根网桥发向根端口的，则当端口的根路径成本

相同时，以收到发来BPDU直连的网桥ID最小(端口的对端端口，即本地端口)为根端口。

最小的发送方端口ID：当直连发送方网桥ID大小相同时，也就是说有几个位于同一交

换机上的端口时，比较最小的发送方端口ID。端口ID是一个二字节的STP参数，由一

个字节的端口优先级和一个字节的端口编号组成。端口优先级是一个可配置的STP参数，

在基于IOS的交换机上，端口优先级的十进制取值范围是0-255，默认值是128。端口编

号是catalyst用于列举各个端口的数字标识符，在基于IOS的交换机上，可以支256个

端