STP的选举 根桥、根端口、指定端口、预备端口-笔记（stp的选举机制）

STP的选举 根桥、根端口、指定端口、预备端口-笔记（stp的选举机制）

消除环路：通过阻断冗余链路来消除网络中可能存在的环路。 链路备份：当活动路径发生故障时， 激活备份链路， 及时恢复网络连通性STP通过构造一棵树来消除交换网络中的环路。每个STP网络中， 都会存在一个根桥， 其他交换机为非根桥。 根桥或者根交换机位于整个逻辑树的根部， 是STP网络的逻辑中心， 非根桥是根桥的下游设备。 当现有根桥产生故障时， 非根桥之间会交互信息并重新选举根桥， 交互的这种信息被称为BPDU。 BPDU中包含交换机在参加生成树计算时的各种参数信息， 后面会有详细介绍。STP中定义了三种端口角色：指定端口， 根端口和预备端口。指定端口是交换机向所连网段转发配置BPDU的端口， 每个网段有且只能有一个指定端口。 一般情况下， 根桥的每个端口总是指定端口。根端口是非根交换机去往根桥路径最优的端口。 在一个运行STP协议的交换机上最多只有一个根端口， 但根桥上没有根端口。如果一个端口既不是指定端口也不是根端口， 则此端口为预备端口。 预备端口将被阻塞STP中根桥的选举依据的是桥ID， STP中的每个交换机都会有一个桥ID(Bridge ID) 。 桥ID由16位的桥优先级（Bridge Priority） 和48位的MAC地址构成。 在STP网络中， 桥优先级是可以配置的， 取值范围是0～65535， 默认值为32768。 优先级最高的设备（数值越小越优先） 会被选举为根桥。 如果优先级相同， 则会比较MAC地址， MAC地址越小则越优先。交换机启动后就自动开始进行生成树收敛计算。 默认情况下， 所有交换机启动时都认为自己是根桥， 自己的所有端口都为指定端口， 这样BPDU报文就可以通过所有端口转发。 对端交换机收到BPDU报文后，会比较BPDU中的根桥ID和自己的桥ID。 如果收到的BPDU报文中的桥ID优先级低， 接收交换机会继续通告自己的配置BPDU报文给邻居交换机。 如果收到的BPDU报文中的桥ID优先级高， 则交换机会修改自己的BPDU报文的根桥ID字段， 宣告新的根桥。非根交换机在选举根端口时分别依据该端口的根路径开销、 对端BID（Bridge ID） 、 对端PID（Port ID） 和本端PID。交换机的每个端口都有一个端口开销（Port Cost） 参数， 此参数表示该端口在STP中的开销值。 默认情况下端口的开销和端口的带宽有关， 带宽越高， 开销越小。 从一个非根桥到达根桥的路径可能有多条， 每一条路径都有一个总的开销值， 此开销值是该路径上所有接收BPDU端口的端口开销总和（即BPDU的入方向端口） ， 称为路径开销。 非根桥通过对比多条路径的路径开销， 选出到达根桥的最短路径， 这条最短路径的路径开销被称为RPC（Root Path Cost， 根路径开销） ， 并生成无环树状网络。 根桥的根路径开销是0。一般情况下， 企业网络中会存在多厂商的交换设备， 华为X7系列交换机支持多种STP的路径开销计算标准， 提供最大程度的兼容性。 缺省情况下， 华为X7系列交换机使用IEEE 802.1t标准来计算路径开销。运行STP交换机的每个端口都有一个端口ID， 端口ID由端口优先级和端口号构成。 端口优先级取值范围是0到240， 步长为16， 即取值必须为16的整数倍。 缺省情况下， 端口优先级是128。 端口ID（Port ID)可以用来确定端口角色。每个非根桥都要选举一个根端口。 根端口是距离根桥最近的端口， 这个最近的衡量标准是靠路径开销来判定的， 即路径开销最小的端口就是根端口。 端口收到一个BPDU报文后， 抽取该BPDU报文中根路径开销字段的值， 加上该端口本身的端口开销即为本端口路径开销。 如果有两个或两个以上的端口计算得到的累计路径开销相同， 那么选择收到发送者BID最小的那个端口作为根端口。如果两个或两个以上的端口连接到同一台交换机上， 则选择发送者PID最小的那个端口作为根端口。 如果两个或两个以上的端口通过Hub连接到同一台交换机的同一个接口上，则选择本交换机的这些端口中的PID最小的作为根端口。在网段上抑制其他端口（无论是自己的还是其他设备的） 发送BPDU报文的端口， 就是该网段的指定端口。 每个网段都应该有一个指定端口，根桥的所有端口都是指定端口（除非根桥在物理上存在环路） 。指定端口的选举也是首先比较累计路径开销， 累计路径开销最小的端口就是指定端口。 如果累计路径开销相同， 则比较端口所在交换机的桥ID，所在桥ID最小的端口被选举为指定端口。 如果通过累计路径开销和所在桥ID选举不出来， 则比较端口ID， 端口ID最小的被选举为指定端口。网络收敛后， 只有指定端口和根端口可以转发数据。 其他端口为预备端口， 被阻塞， 不能转发数据， 只能够从所连网段的指定交换机接收到BPDU报文， 并以此来监视链路的状态。

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