生成樹協議


生成樹協議 (STP) 是一種在OSI模型資料鏈路層執行的通訊協議,用於防止橋接環路和由此產生的廣播風暴。它為乙太網建立無環拓撲。

工作原理

當給定網路中兩個節點之間存在多條路徑時,就會建立橋接環路。傳送訊息時,特別是進行廣播時,橋接器會重複重新廣播相同的訊息,從而淹沒網路。由於資料鏈路層幀的報頭中沒有生存時間欄位,因此廣播幀可能會永遠迴圈,從而使通道不堪重負。

生成樹協議透過停用構成網路中環路或迴圈的所有鏈路來建立生成樹。這使得任何兩個節點之間只有一條活動路徑。因此,當廣播訊息時,不可能從替代路徑接收相同的訊息。參與生成樹協議的橋接器通常稱為 **生成樹橋接器**。

為了構建生成樹,橋接器會廣播它們的配置路由。然後,它們執行一種分散式演算法來查詢網路中的最小生成樹,即成本最小的生成樹。未包含在此樹中的鏈路將被停用,但不會被移除。

如果特定的活動鏈路發生故障,則會再次執行該演算法以查詢不包含故障鏈路的最小生成樹。通訊將透過新形成的生成樹繼續進行。當故障鏈路恢復時,將重新執行該演算法,包括新恢復的鏈路。

示例

讓我們考慮一個物理拓撲結構(如下圖所示),這是一個包含六個互連橋接器的乙太網網路。橋接器命名為 {B1, B2, B3, B4, B5, B6},並且多個節點連線到每個橋接器。兩個橋接器之間的鏈路命名為 {L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9},其中 L1 連線 B1 和 B2,L2 連線 B1 和 B3,依此類推。假設所有鏈路的成本都相同。

從圖中我們可以看到,從一個橋接器到網路中任何其他橋接器都存在多條路徑,形成了幾個橋接環路,這使得拓撲結構容易受到廣播風暴的影響。

根據生成樹協議,構成環路的鏈路將被停用。因此,我們得到一個邏輯拓撲結構,以便任何兩個橋接器之間只有一條路由。一種可能的邏輯拓撲結構如下所示,包含鏈路 {L1, L2, L3, L4, L5}:

在上圖的邏輯配置中,如果出現鏈路 L4 故障的情況。然後,生成樹將被重建,不包含 L4。一種可能的包含鏈路 {L1, L2, L3, L5, L9} 的邏輯重新配置如下:

更新於:2020年7月13日

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