5.1、生成树协议stp

一、广播风暴

广播风暴（Broadcast Storm）是网络中的一种现象，通常发生在局域网（LAN）中。当网络中的交换机或路由器配置错误，或环路没有被有效控制时，广播帧会在网络中无限制地传播，导致网络带宽被大量占用，最终可能导致网络瘫痪。

广播风暴的主要原因包括：

环路（Looping）：如果网络中的设备没有正确配置生成树协议（STP），环路会产生大量的广播帧在网络中循环。
网络设备故障：交换机或路由器的硬件或软件故障可能导致广播风暴。
错误配置：不当的VLAN配置、冗余链路配置或网络设备的错误设置可能引发广播风暴。

预防措施包括：

启用生成树协议（STP）：避免环路的产生。
设置广播风暴控制：一些交换机提供广播风暴控制功能，限制广播流量的上限。
合理配置VLAN：减少广播域的大小，从而降低广播流量对网络的影响。

二、stp

计算机网络中的树型结构的最大特点就是没有环路，stp主要的工作原理就是把有环路的网络“切断”，生成一个没有环路的树型网络结构。其中，起冗余链路作用的并不会真正断开，此外还要确定多条路径要留那一条。

根据参数的设置，不同的交换机会被选为根桥，需要注意的是：任意时刻只能有一个根桥。从根开始逐级生成一颗“树”。

根交换机会定时发送配置数据包，非根桥收到配置数据包并转发，如果某台交换机能从两个以上的端口收到配置数据包，表明到这个交换机的路径不少于1条，这样就构成循环，需要切断。如果一台交换机长时间收不到配置数据包时，交换机就认为该端口配置超时，网络的结构有改变了，这个时候就会重新计算生一课新树。

生成树协议（Spanning Tree Protocol, STP）是一种网络协议，用于以太网网络中防止环路（loops）的产生。环路可能会导致广播风暴、网络拥塞以及数据包的重复传输。STP的主要功能是识别并禁用多余的路径，确保网络中只存在一条无环路的路径，保证数据帧能够正常传输。

工作原理

STP的工作原理：

根桥（Root Bridge）的选举：

STP通过在网络设备之间进行BPDU（Bridge Protocol Data Unit）报文的交换来选举出一个根桥。根桥是网络中的参考点，具有最低桥优先级（Bridge Priority）的交换机会被选为根桥。

计算最短路径：

其他交换机会根据到达根桥的最短路径来计算各自的根路径代价（Root Path Cost）。交换机会将路径代价最低的接口设为根端口（Root Port），并保持这条路径激活。

指定端口（Designated Port）和阻塞端口（Blocked Port）：

在每个网络段上，代价最低的端口被指定为指定端口，用于转发流量。其他多余的端口则被设置为阻塞状态，以防止环路的形成。

阻塞和转发状态：

被选为根端口和指定端口的接口处于转发状态，允许流量通过。而被阻塞的端口则不会转发流量，只用于监听BPDU报文，以确保一旦网络拓扑发生变化（例如设备故障或新设备加入），STP能够动态调整，并重新配置网络路径。

STP的变种：

快速生成树协议（Rapid Spanning Tree Protocol, RSTP）：RSTP是STP的增强版本，主要改进在于收敛速度更快，当网络拓扑发生变化时可以更快地调整路径。
多实例生成树协议（Multiple Spanning Tree Protocol, MSTP）：MSTP允许在同一个网络中运行多个生成树实例，以支持VLAN和更复杂的网络结构。

选取根桥的原则，根桥必须拥有最低的优先权ID和MAC地址。cisco交换机默认id值为32768，优先权id值范围为1~65 536。优先权数值相同，将由mac地址大小来决定，那个低就选那个。

stp下交换机端口的不同状态属性

在生成树协议（STP）中，交换机端口可以处于以下几种不同的状态，每种状态都有特定的属性和功能。这些状态用于确保网络中没有环路，同时维护网络的连通性。以下是STP下交换机端口的不同状态及其属性：

1. 阻塞状态（Blocking）

功能：端口不转发数据帧，也不学习MAC地址，只接收并处理BPDU（Bridge Protocol Data Unit）报文。
属性：
端口不会参与数据帧的转发。
主要用于防止环路的形成。
端口在这个状态下会等待生成树协议确定是否需要转换为其他状态。

2. 监听状态（Listening）

功能：端口不转发数据帧，也不学习MAC地址，但它会监听网络中的BPDU报文，等待STP确认网络拓扑。
属性：
端口从阻塞状态转换到监听状态，以准备可能的状态变更。
端口开始参与生成树计算，但仍然不转发数据帧。

3. 学习状态（Learning）

功能：端口不转发数据帧，但开始学习源MAC地址，将其添加到MAC地址表中。
属性：
端口继续处理和发送BPDU报文。
开始学习数据帧的源MAC地址，构建MAC地址表。
准备进入转发状态。

4. 转发状态（Forwarding）

功能：端口正常转发数据帧，处理BPDU，并学习MAC地址。
属性：
端口处于正常工作状态，参与数据帧的转发。
继续学习MAC地址并更新MAC地址表。
发送和接收BPDU报文，维持生成树的网络拓扑。

5. 禁用状态（Disabled）

功能：端口不参与生成树协议的计算，也不转发数据帧。
属性：
端口处于关闭状态，完全不参与网络通信。
这个状态通常是由于管理员手动禁用端口，或端口本身出现故障。

状态转换的顺序

当一个端口启用并连接到网络时，它通常从阻塞状态开始，然后依次经过监听状态和学习状态，最终到达转发状态。如果生成树协议检测到环路，端口会回到阻塞状态，以防止网络中的环路。