数字热本与真黑
生成树协议与交换网络环路的研究
王丽
(西华师范大学网络中心四川南充637002)
应用研究
摘要:在交换网络中为了防止国单点款障导致交换网络无法正常运行,象用完余的方式便可防止网络国单个数障(比加网络电境或交换机故障)而无法运行。但是随之也会出现问题，为交换网络提供兄余链路时形成的环路会在交换网络形成广播风基。由于现在对网络稳定性要求越来越高，交模网络的允余链路是必须具备的。因此对其有允余功能的链路采用生成树协议便可防止环路的形或。在交换网络中启用生成树协议不仅可以避免环露对网络造成影响，而且还保障了交换网络的可靠性
关键词：交换机原理生成树协议交换网络
中图分类号:TP393.04 1交换机原理
文献标识码:A
二层的交换机的功能是转发数据，通过相应的端口接受数据，又通过相应的端口将数据转发出去。交换机缓存中有一个MAC地址表，用以记录每一个端口对应的MAC地址，比如f0/1端口连接的 PC1需要和f0/2端口上连接的PC2进行通信。PC1会在自已的ARP 高级缓存中查找是否存有PC2的MAC地址，如果有直接通过交换机建立连接，便可直接和PC2进行通信进，如果PC1在自已的ARP高级缓存中没有查找到PC2的MAC地址，PC1会发送1个ARP请求给交换机端口0/1，交换机收到请求后，如果交换机单没有PC1的相应信息，交换机就会将数据慎中的源MAC地址与自已的端口相对应，并将其写人MAC地址表中，如果交换机缓存里没有PC2的MAC地址，交换机就会将ARP包转发给自已的所有端口，在交换机网络中所有的PC机都能够收到这个ARP请求，PC机收到ARP包后将里面的目的IP地址和自已的IP地址相比较，如果和自已的IP地址不一致就会
一致，则会将自已的MAC地址填人
将包丢弃，如果和自己的IP地址一
到ARP数据包中，发送ARP响应分组，转发给交换机的端口f0/2，交换机将PC2的MAC地址与端口信息填人到自已的MAC地址表中，并将ARP响应分组转发给PC1,PC1收到响应分组后，将PC2的 MAC添加到自已的缓存中，此时PC1与PC2使建立起连接，可以直接通信了。这是没有环路的交换网之闻的通信，但是如果网络拓扑
如图1出现的情况，如果没有启用生成树协议
资定会出现环路
如图1，是一
-个具有元余功能的交换网络，PC1要和PC2进行通
信，PC1发出数据顿通过交换机SI的f0/1转发给S2再转发给S3，还会通过交换机S1的f0/2端口直接发给S3，这样就会有两条链路进行通信，由于此时交换机的MAC地址表还未建立，数据顿就会以广播的形式发送到交换机的所有其它端口日，交换机S2收到数据顿就会沿的f0/2端口将数据赖发送给交换机S3，交换机S2也会数据沿的 f0/1端口将数据慎发送回交换机S1。S3收到数据赖通过f0/1发送给 S1，还会通过f0/2将数据慎发送回S2。然后被交换机再次转发，这样就造成同一数据赖在三个交换机之间的不停地转发，最终将网络资
oa
a0/3
PC1
PC2
图1穴余链路的交换网络
收移日期：201512-11
文章编号:1007-9416(2016)02-0087-0)
源耗尽，形成了广播风录。 2生成树协议(STP）
生成树协议(STP）是二层启用的协议，目的是在引人允余功能的交换网络时，防止出现环路和重复慎的问题，预防广播风暴。 STP的工作原理是：为了使交换网络有且只有一条最优路径来进行通信，对于其它元余链路的端口进行阻塞，这样交换网络中只有一条无环链路到达目的地。对端口进行阻塞，是阻止数据顿进人或离开，端口的这种状态叫做阻塞状态。允余路径的口处于阻塞状态是防止网络环路非常用的方法。被阻塞的元余路径仍然存在，只是处于阻塞，如果交换网络中正在使用的电缆或交换机发生故障面无法正常运行，那么生成树协议就会重新计算路径，允余路径中阻塞端口从学习到活动状态，这时元余链路的作用就体现出来了。 3生成树算法的实现过程
生成树协议启用时，交换机之间传输一种特殊的消息，称为网桥协议数据单元(BPDU)。BPDU在网络中起到的作用如下：①在整个交换网络中选举一个交换机作为根交换机(RootBridge)。②在每-个交换机上计算出一条最优路径到达跟交换机。③直接和跟交换机相连的端口为根端口(RootPort)。③跟交换机上的端口为指定端口。③其它的端口就要通过选举确定为指定端口或非指定端口。
STA是生成树算法，在具有元余功能的交换网络中，为了防止环路的形成，就要将交换机端口配置为阻塞状态。在交换机刚开始加载的时候，所有的交换机的都不知道其它交换机的优先级是多少，都把自已视为跟桥，把每个端口都作为指定端口，都是处于开启的状态。在交换网络中所有的交换机启动后每2秒发送一次BPDU(BPDU慎中hello计时器的默认值是2秒),送出的BPDU赖中将自已的BID作为根ID，和其它交换机相互比较，用以确定网络中哪台交换机的网桥ID(BID)最小,BID最小作为跟桥，每台交换机都有BID 根ID以及到根桥的路径开销的本地信息，交换机收到BPDU慎，将
，如果优先级都相同的情况下，
BPDU赖内的ID与本地根ID比较
MAC地址最小的作为跟桥，如果BPDU中
地根ID优先级比根ID
比更小，就会丢弃收到的BPDU赖，本地信息不发生改变，如果 BPDU中的本地根ID优先级比根ID比更大，交换机更新本地根自已的信息，并将更新后的BPDU消息到其它交换上。在经过一轮的选举后，交换网络就会选举产生根交换机，指定交换机和交换机的指定
端口和根端口都会之
产生，路径到跟交换机最远的端口为作为非
指定端口，处于阻塞状态。如果存在两个端口到跟交换机路径相同的情况时，可以比较端口的优先级，优先级低的作为指定端口，处于活动状态，优先级高的端口则作为非指定端口，处于阻塞状态。如果一个交换机的端口既不是根端口，也不是指定端口，则该端口被阻塞。作为网络的根交换机，要定时向外发送配置BPDU，以维持自已作为跟桥的信息，其它交换机通过根端口接收跟桥发来的BPDU，然后通过指定端口向下一级发送该配置BPDU。
作者简介：王丽(1987一),女汉族，四川隆昌人,项士研究生,西华师范大学网络中心,研究方向：计算机