什麼是生成樹協定(STP)

Spanning Tree Protocol的縮寫。在以備援路徑連接交換器的網路中,於邏輯上封鎖部分連接埠,使路徑成為沒有迴圈的樹狀,以防止廣播風暴的協定(IEEE 802.1D)。使用中的路徑斷線時,會改用原本封鎖的連接埠切換路徑。加快切換速度的改良版為RSTP(快速生成樹協定)。

日文名稱: スパニングツリープロトコル(STP)

「生成樹協定(STP)」出現在1領域的5道練習題中(網路設計與維運等)。

這個名詞所屬的領域: 網路設計與維運

為什麼迴圈會成為問題

乙太網路訊框沒有像IP的TTL那樣計算經過次數並丟棄的機制。因此,把交換器連成迴圈時,廣播與目的地未知的訊框會在迴圈中不斷繞行,每經過交換器泛洪一次就增加一些(廣播風暴)。來自同一來源的訊框也會從不同的連接埠到達,使MAC位址表的學習變得混亂。另一方面,為了不因一條鏈路或一台交換器的故障而中斷通訊,路徑最好保持備援,因此使用在保留實體迴圈的同時,在邏輯上切斷迴圈的STP。

根橋接器與連接埠的角色

在STP中,交換器之間交換稱為BPDU的訊息,首先選出橋接器ID(優先順序與MAC位址)最小的交換器作為根橋接器。其他交換器把到根橋接器路徑成本最小的連接埠設為根連接埠。在每條鏈路上,靠近根橋接器一側的連接埠成為指定連接埠,既不是根連接埠也不是指定連接埠的連接埠會被封鎖。鏈路越快路徑成本越小,成本相同時以橋接器ID等的比較決定。

RSTP與多個VLAN

傳統的STP一面等待計時器一面把連接埠推進到轉送狀態,因此故障後的切換需要約30~50秒。RSTP(以IEEE 802.1w制定,之後併入802.1D)藉由相鄰交換器之間的提議與同意交換,以及事先決定的替代連接埠,多數情況下能在數秒以內完成切換。使用能為每組VLAN建立不同樹的MSTP(多重生成樹協定),可依VLAN分開使用的鏈路,讓備援鏈路也能發揮作用。

練習生成樹協定(STP)的題目

在以備援路徑連接交換器的網路中,生成樹協定(STP)所扮演的角色,下列何者正確?

  1. A在邏輯上停用部分連接埠,使路徑成為沒有迴圈的樹狀,防止廣播訊框不斷繞行
  2. B把訊框平均分配到交換器之間的多條鏈路上,以增加頻寬
  3. C在不同的VLAN之間轉送訊框,讓VLAN之間能夠通訊
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正確答案:A. 在邏輯上停用部分連接埠,使路徑成為沒有迴圈的樹狀,防止廣播訊框不斷繞行

把交換器連成迴圈時,廣播與目的地未知的訊框會在迴圈中不斷繞行並增加(廣播風暴),使網路停擺。這是因為乙太網路訊框沒有像IP的TTL那樣計算經過次數並丟棄的機制。STP讓交換器之間交換稱為BPDU的訊息,封鎖部分連接埠,使路徑成為以根橋接器為根的樹狀。使用中的鏈路斷線時,會把原本封鎖的連接埠轉為轉送狀態,切換到其他路徑。

在STP中,已知3台交換器的橋接器ID如下:SW1的優先順序為32768、MAC位址為 00-00-5E-00-53-01;SW2的優先順序為61440、MAC位址為 00-00-5E-00-53-05;SW3的優先順序為4096、MAC位址為 00-00-5E-00-53-0A。被選為根橋接器的交換器是下列何者?

  1. ASW1
  2. BSW2
  3. CSW3
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正確答案:C. SW3

在STP中,橋接器ID最小的交換器會成為根橋接器。橋接器ID是把優先順序放在上位、MAC位址放在下位的值,因此先比較優先順序,只有相同時才比較MAC位址。這裡優先順序最小的4096的SW3,不論MAC位址為何都會成為根橋接器。優先順序的預設值為32768,若不做任何設定,就會選出MAC位址最小的交換器,因此一般會把位於網路中心之交換器的優先順序設小。

常見問題

有了STP就不必擔心迴圈了嗎?

STP能防止在交換BPDU的交換器之間形成的迴圈,但無法防止經由停用STP的連接埠,或不處理BPDU的設備所形成的迴圈。一般會搭配在連接終端的連接埠收到BPDU時就停用該連接埠的功能,以及限制廣播量的功能一起使用。

被STP封鎖的鏈路不會浪費嗎?

在一棵樹中,被封鎖的鏈路處於待命狀態,平常不用於通訊。若也想使用其頻寬,可使用把多條鏈路綁成一條的鏈路聚合(STP視為一條鏈路)、依VLAN分開建立樹的MSTP,或在第3層進行路由的架構等。

解析中的「生成樹協定(STP)」

出現「生成樹協定(STP)」的題目(5題)

  1. 在以備援路徑連接交換器的網路中,生成樹協定(STP)所扮演的角色,下列何者正確?
  2. 在STP中,已知3台交換器的橋接器ID如下:SW1的優先順序為32768、MAC位址為 00-00-5E-00-53-01;SW2的優先順序為61440、MAC位址為 00-00-5E-00-53-05;SW3的優先順序為4096、MAC位址為 00-00-5E-00-53-0A。被選為根橋接器的交換器是下列何者?
  3. 把3台交換器SW1、SW2、SW3兩兩以一條鏈路連接成三角形。STP的根橋接器為SW1,橋接器ID是SW2比SW3小。設所有鏈路的路徑成本相同。被封鎖(不轉送訊框)的連接埠是下列何者?
  4. 傳統的STP(IEEE 802.1D)在預設計時器下,故障後原本被封鎖的連接埠要開始轉送,大約需要30~50秒。RSTP加快切換速度的機制,下列何者正確?
  5. 把兩台交換器之間4條1 Gbps的鏈路,以鏈路聚合綁成一條邏輯鏈路。訊框依一般的方式分配,也就是依來源與目的地之位址與連接埠號碼的組合(資料流)決定使用哪一條鏈路傳送。一條TCP連線可獲得之傳輸量的上限,最接近下列何者?

出現這個名詞的比較

相關名詞

乙太網路(Ethernet) IP(網際網路協定) MAC位址 鏈路聚合 連接埠號碼 TCP(傳輸控制協定) 存取控制清單(ACL) 最長前綴匹配 路由彙總 路徑MTU探索

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