《交换和生成树协议》课件.pptVIP

*******************交换和生成树协议交换和生成树协议是网络互连中的两个重要概念。交换协议定义了如何在不同网络之间交换数据,生成树协议则决定了最优的网络连接拓扑结构。这些协议确保了网络的高效运行和数据的安全传输。课程大纲交换和生成树协议本课程将深入探讨交换机的工作原理,并介绍生成树协议的基本概念及其在网络拓扑中的重要作用。网络拓扑结构了解不同类型的网络拓扑结构,并分析其特点及适用场景,为后续的交换机和生成树协议的学习奠定基础。生成树算法介绍生成树算法的工作原理,并解析其在网络中如何计算最优的转发路径。协议基本概念协议定义网络协议是计算机网络中各设备间通信的标准和规则,用于规范数据交换的格式和顺序。协议分类网络协议包括传输层协议、网络层协议、链路层协议等,各层协议配合工作实现端到端通信。协议栈结构协议栈是一组分层的网络协议,上层协议依赖下层协议提供的服务,彼此配合完成通信。协议标准化网络协议需要标准化以实现不同厂商设备的互联互通,例如TCP/IP、以太网等。网络拓扑结构网络拓扑结构描述了网络设备之间的连接关系。常见的网络拓扑包括总线拓扑、星型拓扑、环状拓扑和网状拓扑等。拓扑结构的选择会影响网络的可靠性、灵活性和扩展性。合理的网络拓扑设计可以提高整个网络系统的性能。交换机工作原理1流量接收交换机通过端口接收来自不同网段的数据流。2MAC地址学习交换机学习并缓存连接设备的MAC地址信息。3转发决策交换机根据目的MAC地址查找转发表进行转发。4端口转发交换机将数据包转发至对应的出端口。交换机作为局域网中的关键设备,负责连接和转发不同网段之间的数据流通。它通过学习和缓存MAC地址信息,根据目的地址进行精确转发,提高了网络的转发效率和安全性。生成树算法简介生成树概念生成树算法(SpanningTreeAlgorithm)是一种基于图论的网络拓扑控制协议,通过计算出一棵覆盖所有交换机的树状结构,以避免环路并实现负载均衡。算法原理生成树算法通过选举根桥、计算端口角色和状态等步骤,动态地构建出一个无环的拓扑结构,确保网络中数据帧的有序转发。算法目标生成树算法旨在建立一个逻辑上的树状网络拓扑,消除广播风暴,提高网络可靠性和弹性。主要协议生成树协议(STP)、快速生成树协议(RSTP)和多生成树协议(MSTP)是常见的生成树算法实现。STP的工作机制1通过BPDU报文交互交换机通过发送和接收BridgeProtocolDataUnit(BPDU)报文来维护和更新生成树拓扑信息。2选举根桥和根端口STP会通过BPDU报文中的信息,选举出网络中的根桥和各交换机的根端口。3阻塞冗余链路在生成树算法中,STP会将除根端口和指定端口外的其他端口置于阻塞状态,阻止数据包通过这些端口转发。STP的报文格式报文头报文头包含协议类型、版本号等基本信息。桥标识用于标识发送该报文的交换机或网桥。定时器信息包括根路径花费、报文寿命等时间相关数据。标志位用于指示报文类型及其他属性信息。STP报文传递过程1发送报文交换机定期发送BPDU报文2接收报文交换机从端口接收BPDU报文3处理报文交换机处理BPDU报文内容4更新信息交换机基于BPDU报文更新自身信息STP报文的传递过程包括四个步骤:发送报文、接收报文、处理报文以及更新信息。交换机定期发送BPDU报文,其他交换机从端口接收到这些报文后,会根据报文内容更新自身的生成树信息。这样,整个网络的STP报文就可以在交换机之间有序地传递和更新。STP报文交换过程交换机接收STP报文交换机通过各端口接收来自其他交换机的STPBPDU报文。报文有效性验证交换机会验证报文的合法性和完整性,确保数据传输的可靠性。报文信息处理交换机会解析BPDU报文中的各项参数,并与本地信息进行比较分析。生成树计算更新根据报文内容,交换机会重新计算最优生成树,并更新本地端口角色。根桥选举过程1交换机优先级每个交换机都有一个优先级编号，系统缺省值是32768。2桥标识符由交换机优先级和MAC地址组成，用于根桥选举。3报文交换交换机之间通过BPDU报文交换自身信息。4根桥选举选择桥标识符最小的交换机作为根桥。根桥选举过程是生成树协议的核心,通过交换机之间的BPDU报文交换,选举出整个网络中优先级最高的交换机作为根桥。根桥的选择直接影响了整个网络的拓扑结构和数据转发路径。端口状态转换1监听状态端口在初始化时进入监听状态,检查网络中是否存在环路。2学习状态端口在监听状态下通过收集BPDU报文,