STP协议与生成树设计优化王震宇,马晓军,蒋烈辉(信息工程大学信息工程学院,河南郑州450002)摘要:生成树协议是交换或桥接网络中管理冗余链路和负载均衡的一个关键协议,对交换网络的性能有重大影响。本文详细分析了生成树协议的工作原理,并阐述了生成树设计与优化的方法。关键词:生成树;生成树协议;冗余链路;健壮性中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1671-0673(2003)01-0066-03SpanningTreeProtocoltoDesignandOptimizeSpanningTreeWANGZhen2yu,MAXiao2Jun,JIANGLie2hui(InstituteofInformationEngineering,InformationEngineeringUniversity,Zhengzhou450002,China)Abstract:Spanningtreeprotocolplaysakeyroleinswitchednetworks.Iteffectivelymanagesredundantlinksandloadbalancing,andhasmoreinfluenceonnetworkperformance.Inthispaper,thebasicprin2cipleofSTPandthemethodstodesignandoptimizethespanningtreeare桥接设备的任一个端口都被设置成阻塞(Blocking)或转发(Forwarding)两种状态之一。处于转发状态的端口被认为是在当前的生成树中,可收发数据帧。处于阻塞状态的端口则不在生成树中,不能转发所接收的数据帧,但可收发配置网桥协议数据单1概述生成树协议(SpanningTreeProtocol,STP协议)是交换网络中解决冗余链路、桥接回路和负载均衡等问题的关键协议。交换机和网桥一般都支持STP协议。STP协议可按默认方式自动运行,但默认方式下的生成树通常有诸多隐患和问题。比如某交换网络的大部分流量集中在某两个网段之间,而该两个网段间存在两条冗余链路,一条带宽大且跳数小,而另一条带宽小跳数却更大。如果生成树设计得不当,正常情况下它们间的流量流经带宽小跳数大的路径,而不是带宽大跳数小的路径。显然在这种情况下,交换网络的性能是很差的。要想提高交换网络的性能和健壮性,精心设计生成树的拓扑、人工控制和调整生成树及其行为是非常重要的。STP协议通过将部分桥接端口设置为阻塞状2STP协议工作原理STP协议使用了两种报文:CBPDU和拓扑改变通告网桥协议数据单元(TCNBPDUs)。CBPDU负责通告全局STP参数,TCNBPDU用于通告网络拓扑的变化。STP协议的工作可分为“生成树初始化”和“生成树对网络拓扑变化的响应”两个过程。本文通过图1所示的交换网络环境来说明STP协议的工作过程,粗线代表100M快速以太网链路,相应的路径成本为10;细线代表10M以太网链路,相应的路收稿日期:2002-09-07作者简介:王震宇(1969-),男,浙江金华人,信息工程大学讲师,硕士,主要研究方向为计算机网络与安全、嵌入式系统67第1期王震宇等:STP协议与生成树设计优化ID最小。若出了故障,B4的E1再不能收到从根网桥来的CBPDU,而E0可以。B4改E1为E0作根端口B3的E1也再不能接收从(B4,E0)来的CBPDU,Max2Age超时后,其认为指定网桥已经出现故障。由于再没有其它的网桥向这个网段发送CBPDU,B3将调整自己成为与E1接口相连的局域网段的指定网桥。因此B3的E1端口要从阻塞状态变为转发状图1正常情况下的生成树2.1生成树初始化过程生成树初始化过程如下:①选举根网桥(RootBridge)根网桥的所有端口置为转发状态。拥有最低优先级的网桥将成为根网桥。如果出现优先级相等的情况,拥有最小标识的网桥将成为根网桥。选举过程开始时,所有网桥都声明自己是根。如果一个网桥侦听到一个更好的候选者,它停止公布自己是根,并开始转发由更佳候选者发送的CBPDU。在转发该CBPDU之前,此网桥将代价增加一个值。此值根据接收到更佳候选者CBPDU的端口的代价值而定。图2故障后再次收敛的生成树2.3端口的状态端口要从阻塞状态转为转发状态,得经过两个中间状态:②确定根端口(RootPort)对每个非根网桥,侦听状态(Listening)既不发送接收数据,也选择一个自身与根网桥之间管理代价最小的端口作为此网桥的根端口。所有根端口置为转发状态。(B2,E0)、(B3,E0)、(B4,E1)、(B5,E0)4个端口成为各自网桥的根端口。不进行帧地址学习,但仍能接收和发送CBPDU。ForwardDelay超时后进入学习状态。学习状态(Learning)接收数据,进行帧地址学习,但不发送数据。接收和发送CBPDU。For2wardDelay超时后才进入转发状态。2.4地址表项的更新一个端口从阻塞状态到侦听状态后,...