跨協議樹（STP）解析 | 逐步教學
目錄
- 簡介
- 什麼是跨協議樹（STP）
- STP的不同類型
- STP解決的問題
- STP運作原理
- STP的選舉過程
- STP的網路收斂時間
- 如何加速STP收斂
- 快速跨協議樹（RSTP）
- 結論
什麼是跨協議樹（STP）
在這篇文章中，我們將討論跨協議樹（Spanning Tree Protocol，STP）的概念和功能。跨協議樹是一種用於避免網路中出現迴圈的協議，特別適用於使用冗餘交換機的網路環境。首先，讓我們了解STP的不同類型，它們如何解決問題，以及運作的基本原理。
什麼是跨協議樹（STP）
跨協議樹（Spanning Tree Protocol，STP）是一種協議，用於在網路中避免形成迴圈。當使用冗餘交換機連接網路時，迴圈可能會導致廣播風暴、不穩定的MAC地址表以及重複的資料幀。STP通過關閉部分連接來預防迴圈，從而確保網路正常運作。
跨協議樹的不同類型
總的來說，跨協議樹有三個不同的類型，分別是標準STP（Standard STP），PVS T和快速STP（Rapid STP）。這些類型在運作原理、速度以及功能上有一些不同。
第一個是標準STP，也稱為802.1d。這是最早的跨協議樹版本，也是最基本的版本。它是所有其他類型的基礎。
第二個是PVS T，這是思科對STP的改進版本，它增加了VLAN功能。如果您的網路中存在大量的交換機和VLAN，您可以使用這個功能來更好地規劃網路。
第三個是快速STP，也稱為802.1W。這是一個更快速的版本，具有更快的網路收斂時間，並且也是思科對STP的改進版本。它同樣支持VLAN功能，但其速度更快。
這些不同類型的STP都是使用相似的方法來運作，本文主要關注標準STP。讓我們在接下來的內容中深入了解標準STP的運作原理。
標題
跨協議樹（STP）的運作原理
跨協議樹（STP）是一種防止使用冗餘交換機時產生迴圈的功能。讓我們更深入地了解這個過程。
如何選舉根交換機（Root Bridge）
STP選舉根交換機的過程很簡單。每個交換機都有一個橋ID（Bridge ID），由優先級（Priority）和MAC地址組成。橋ID越小，優先級越高。因此，擁有最小橋ID的交換機將成為根交換機。
交換機在BPDU（Bridge Protocol Data Unit）中宣告自己是根交換機，並與其他交換機交換BPDU。當交換機收到更小的橋ID時，它會更新自己的BPDU，以確保根交換機的選舉正確。
選舉根端口（Root Port）
根端口是每個非根交換機選擇到達根交換機的最佳路徑。它的選擇基於路徑成本（Path Cost）。路徑成本由與根交換機的連接之間的每個端口成本相加而成。
在計算路徑成本時，交換機收到來自其他交換機的BPDU，並根據這些BPDU中的成本信息進行計算。最終，每個非根交換機選擇具有最低成本的連接作為根端口。
選舉指定端口（Designated Port）
指定端口是每個連接到網路的交換機選擇的最佳路徑。該選擇基於連接到根交換機的路徑成本。每個非根交換機選擇具有最低成本的連接作為指定端口。
阻塞端口（Blocking Port）
阻塞端口是剩餘連接中沒有被選為根端口或指定端口的端口。這些端口處於阻塞狀態，不轉發任何流量。阻塞端口的存在確保了沒有迴圈產生。
網路收斂時間
網路收斂時間是指在連接中發生變化後，STP需要恢復網路正常運作的時間。這包括將端口由阻塞狀態切換到轉發狀態的時間。
傳統的STP需要較長的時間來完成收斂，特別是在大型網路中。這可能導致一些短暫的網路中斷。使用快速跨協議樹（Rapid STP）可以大大縮短收斂時間。
如何加速STP收斂
要加速STP收斂，您可以使用一些技術和功能。
第一種技術是PortFast，它允許交換機端口立即進入轉發狀態，從而加速連接的僵化。
第二種技術是BPDU Guard，它可以防止非冗餘連接上的交換機發送BPDU。這可以防止無意中創建迴圈。
這些技術提供了一種加快STP收斂的方法，特別是在接入層交換機上。
快速跨協議樹（RSTP）
快速跨協議樹（RSTP）是對STP的改進版本，具有更快的收斂時間。它使用與STP相似的選舉過程，但不需要等待阻塞和學習狀態，從而大大加快了收斂時間。
結論
跨協議樹（STP）是一個非常重要的網路協議，用於避免迴圈和確保網路正常運作。了解STP的運作原理和選舉過程對於管理和設計網路非常重要。透過使用技術和功能，如PortFast和BPDU Guard，可以加快STP的收斂時間，從而提供更穩定和可靠的網路連接。
精華摘要
- 跨協議樹（STP）是一種用於避免網路中出現迴圈的協議。
- STP的選舉過程包括選舉根交換機、選舉根端口和選舉指定端口。
- STP的網路收斂時間可以通過使用技術和功能如PortFast和BPDU Guard來加快。
- 快速跨協議樹（RSTP）是對STP的改進版本，具有更快的收斂時間。
常見問題與解答
問題：STP如何避免網路迴圈？
答：STP通過阻塞某些連接來避免網路迴圈的產生，從而確保網路正常運作。
問題：STP的選舉過程如何工作？
答：STP的選舉過程包括選舉根交換機、選舉根端口和選舉指定端口。
問題：如何加速STP的網路收斂時間？
答：使用技術和功能如PortFast和BPDU Guard可以加快STP的網路收斂時間。
問題：RSTP是什麼？它如何改善STP？
答：RSTP是快速跨協議樹，它是對STP的改進版本，具有更快的收斂時間。
問題：什麼是PortFast和BPDU Guard？
答：PortFast是一種技術，可以立即將交換機端口進入轉發狀態，從而加快連接的響應。BPDU Guard則是防止非冗餘連接上的交換機發送BPDU的功能，從而防止迴圈的產生。
問題：STP是否能保證網路的可靠性？
答：STP可以幫助避免網路迴圈，從而提高網路可靠性。然而，其他因素如硬體故障和網路設計也需要考慮。
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