弹性交换网络
2026.2.2
1、STP协议概述
2、STP工作原理
3、STP拓扑计算
PC1，PC2，PC3相互通信，原来最初始的状态是没有标红的那条线
这种情况下，当另外两条连接的线有一条出现故障的时候，就会出现只有两台客户端能通信的状态
这就会产生单链路故障，影响网络通信的隐患，造成网络的通信受限部分瘫痪
当连上那条标红的线，可以解决网络不能全部通信的问题，但是随之而来的就是，如果其中一台客户端主机发送一个未知目标数据帧，比如192.168.1.5，但是该环境中没有这个目标，通过前面数据链路层和交换机原理的学习，数据帧就会在这三台主机通过交换机来回广播这条数据，通过抓包会发现数据会不停死循环的在这三台交换机中进行数据的广播转发，形成广播风暴
这种情况下，如果只是一条未知数据帧，那么这个网络环境还是可以正常运行，但是一旦这样的数据变多的话，就会造成网络带宽拥堵，严重时将导致网络瘫痪
那么怎样才能既解决单链路故障造成的影响，又能避免广播风暴的情况呢
一、STP-生成树协议
1、为什么需要STP协议
1）局域网中容易出现的问题：单点故障和单链路故障，即：当某一条链路故障或某一台设备故障导致大面积主机网络中断
2）如何预防单点故障和单链路故障：
增加冗余/备份设备：预防单点故障
增加冗余/备份链路：预防单链路故障
3）增加冗余/备份链路后，引发的新的问题：
交换机与交换机之间增加备份链路后：极有可能形成环状网络，形成二层环路
二层环路：极有可能会引发广播风暴
广播风暴一旦形成：会造成网络拥塞，设备宕机，网络不可用
4）如何解决因二层环路所导致的广播风暴？
STP协议可以解决二层环路：STP会形成一个物理有环，逻辑无环的网络
（STP协议的原理就是让连接的那第三条标红的线开始的时候就是阻塞的状态，当其他线出现故障时，那条第三条标红的线从阻塞的状态变成正常的备用线，用前面案例来进行组合说明，不是很恰当，先简单理解下）
2、STP协议
1）什么是STP
STP：SpanningTreeProtocol生成树协议
（Tree从土中根部生长，长出枝杈，但并不长回土里去，无环拓扑就像树一样）
2）STP的作用（如何实现逻辑无环，如何防止广播风暴）
所有交换机物理相互连接
所有交换机启动后，都运行生成树协议
通过生成树协议，逻辑上阻塞端口，从而形成一个逻辑无环拓扑，避免广播风暴
当现在链路出现问题，被阻塞的链路可以重新启用，从而形成新逻辑无环拓扑，起到了链路备份的作用
3、STP的工作原理
角色
步骤1：选举根网桥（Root Bridge），作为整个网络的根
步骤2：确定根端口（Root PortRP），在每个非根交换机上选举1个根端口-（RP-根端口）
步骤3：确定指定端口（Designated PortDP）,在每条链路（每个网段）上选举1个指定端口-（DP-指定端口）
步骤4：阻塞备用端口（Alternate Port AP），阻塞非根、非指定端
（这就和人民代表大会选举一样，案例中就是选择那条线作为那条备用线，角色中前三个是需要被选择出来的，最后那个是自动剩下来的）
（步骤1：根网桥也叫根交换机，交换机最早时候的名字叫做网桥
）
