网桥与交换机

生成树协议

STP通过在每个网桥禁用某些端口来工作，这样可避免拓扑环路

用于转发数据库时，STP必须处理网桥启用与关闭，接口卡更换或MAC地址改变。STP通过网桥协议数据单元（BPDU）的帧来实现。这些帧用来形成和维护生成树。“生长”自一个网桥，该网桥由其他网桥选举为“根网桥”

如何确定哪棵生成树最适合转发帧，这基于每条链路和根网桥的相关成本

端口状态和角色

网桥端口可能有5个状态：阻塞，侦听，学习，转发和禁用。

在初始化后，一个端口进入阻塞状态。在这种状态下，他不进行地址学习，数据转发或BPDU发送，但它会监控接收的BPDU，并在它需要被包含在将到达的根网桥的路径中的情况下，使端口转换到侦听状态。阻塞最大时间20s

在侦听状态下，该端口允许发送和接收BPDU，但不进行地址学习和数据转发，经过一个典型的15秒的转发延迟，端口进入学习状态

学习状态下，被允许执行数据转发之外的所有操作。转发延迟15s

在进入转发状态并开始转发数据之前，需要等待另一个转发延迟

BPDU结构

前导（7），SFD（1）—— 同步接收器
DST（6）,SRC（6）—— 目的地址，源地址
L/T（2）————长度或类型
LLC/SNAP（3）——逻辑链路控制/子网接入协议，针对BPDU设置为常数0x424203。并非都是，但是常见
Prot（2）————协议字段，协议ID号，被设置为0
Vers（1）————版本字段，被设置为0或2，取决于使用STP或RSTP
Type（1）————类型字段，与版本类似
Flags（1）——TC（1位）----拓扑变化
        P(1位）-------建议
        端口角色（2位）-----（00）代表位置，（01）代表备用，（10）代表根，（11）代表指定
        L（1位）------学习
        F（1位）------转发
        A（1位）------协议
        TCA（1位）----拓扑变化确认位
根ID（8）————给出发送方使用的根网桥标识符，即从网桥ID中获取MAC地址
根路径成本（4）————在根ID中指定的计算出的到达某个网桥的成本
网桥ID（8）
PID（2）—————端口标识符和由发送方给出的端口号，它被赋在一个可配置的1字节优先级字段（默认为0x80）后
MsgA（消息有效期，2）————不是固定值，当根网桥发出一个BPDU时，它被设置为0，网桥转发收到的不是根端口的帧，将消息有效期字段+1，相当于计数器，记录BPDU经过的网桥数量
MaxA（最大有效期，2）————超时的最大期限（20s）
Hello Time（2）——————配置帧的传输周期
转发延迟字段（2）——————指出处于学习和侦听状态的时间。所有的有效期和时间字段可在1/256s获得

当一个BPDU呗一个端口接收时，其包含的信息在内存和STP算法参与者中保存至超时（超时发生在（MAXA—MSGA）时刻）。如果超出一个时间，根端口没有接收到另一个BPDU,根网桥宣布“死亡”，并重新根网桥选举

建立生成树

STP第一个工作是选举根网桥。根网桥是网络（或vlan）中标识符最小（优先级与MAC地址结合的）网桥。当一个网桥初始化的时候，它假设自己是根网桥，并用自己的网桥ID作为根ID字段的值发送配置BPDU的消息，如果它检测到一个ID更小的网桥，则停止发送自己的帧，并基于收到的ID更小的帧构造下一步发送的BPDU。发出根ID更小的BPDU的端口被标记为根端口（即端口再到根网桥的路径上）。剩余端口被设置为阻塞或转发状态

拓扑变化

在STP中，当以个端口进入阻塞或转发状态时，意味着发生拓扑变化。当网桥检测到一个连接变化（比如链路故障），它向根端口之外的端口发送拓扑变化通知（TCN）BPDU，通知自己在树种的父网桥，直到根为止。树中通向根的下一个网桥发送通知的网桥确认TCN BPDU ，并将它们转发到根。当接收到拓扑变化通知时，根网桥在后续的周期性配置消息中设置TC位，这种消息被网络中的每个网桥所转发。冰杯处于阻塞和转发的端口接收，设置这个位允许网桥减少转发延时计时器的有效期。这样，数据库中已有的错误条目可被快速清除和重新学习，同时允许访问那些错误的条目

最后

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