生成树协议STP 五种端口状态+报文格式

STP

以太网交换网络中为了进行链路备份，提高网络可靠性，通常会使用冗余链路。但是使用冗余链路会在交换网络上产生环路，引发广播风暴以及MAC地址表不稳定等故障现象，从而导致用户通信质量较差，甚至通信中断。为解决交换网络中的环路问题，提出了生成树协议STP（Spanning Tree Protocol）。

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在以太网交换网中部署生成树协议后，如果网络中出现环路，生成树协议通过拓扑计算，可实现：

• 消除环路：通过阻塞冗余链路消除网络中可能存在的网络通信环路。

• 链路备份：当前活动的路径发生故障时，激活冗余备份链路，恢复网络连通性。

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STP网络中的其他设备收到配置BPDU消息后，四个基本比较原则如下：

a) 最小BID：用来选举根桥。运行STP协议的设备之间根据根桥ID字段选择最小的BID。

b) 最小根路径开销：用来在非根桥上选择根端口。在根桥上，每个端口到根桥的根路径开销都是0。

c) 最小发送者BID：当一台运行STP协议的设备要在两个以上根路径开销相等的端口之中选择根端口时，通过STP协议计算，将选择接收到的配置消息中发送者BID较小的那个端口。

d) 最小PID：用于在根路径开销相同的情况下，不阻塞最小PID的端口，而是阻塞PID值较大的端口。

STP五种端口状态

端口状态	目的	说明
Forwarding	端口既转发用户流量也处理BPDU报文。	只有根端口或指定端口才能进入Forwarding状态。
Learning	设备会根据收到的用户流量构建MAC地址表，但不转发用户流量。	过渡状态，增加Learning状态防止临时环路。
Listening	确定端口角色，将选举出根桥、根端口和指定端口。	过渡状态。
Blocking	端口仅仅接收并处理BPDU，不转发用户流量。	阻塞端口的最终状态。
Disabled	端口不仅不处理BPDU报文，也不转发用户流量。	端口状态为Down。

STP报文格式

• 配置BPDU是一种心跳报文，只要端口使能STP，则配置BPDU就会按照HelloTime定时器规定的时间间隔从指定端口发出。

• TCN BPDU是在设备检测到网络拓扑发生变化时才发出。

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BPDU报文被封装在以太网数据帧中，目的MAC是组播MAC：01-80-C2-00-00-00，Length/Type字段为MAC数据长度，后面是LLC头，LLC之后是BPDU报文头。以太网数据帧格式如图1所示。

STP

图1

BPDU报文格式如图2所示：

STP

图2

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