问题描述

1）为了提高网络可靠性，交换网络中通常会使用冗余链路，然而冗余链路会给交换网络带来环路风险
2）除了链路冗余导致的环路，人为错误也会导致环路；

环路会带来如下经典问题，进而影响用户通信质量：
1）广播风暴：主机收到重复数据帧。当交换机未产生 MACTable 条目前，数据包会在多个端口上进行泛洪。此时，经过系列转发，数据包有回到原交换机；
2）MAC 地址表震荡：发生广播风暴，某个数据包（SRC-MAC）频繁从不同端口出现，导致 MacTable 的条目会频繁发生变化；

当出现二层环路时，可能会有如下现象产生：
1）设备无法远程登录；
2）在设备上使用 display interface 命令查看接口统计信息时发现接口收到大量广播报文；
3）使用串口登录设备进行操作时，操作比较慢；
4）CPU 占用率超过 70%；
5）通过 ping 命令进行网络测试时丢包严重；
6）设备上发生环路的 VLAN 的接口指示灯频繁闪烁；
7）PC 机上能收到大量的广播报文；
8）设备部署环路检测后，设备出现环路告警；

解决方案

STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议），能够在提高可靠性的，同时又能避免环路带来的各种问题；

原理简述

对于运行 STP 协议的设备：
1）它们间相互交互报文，以发现环路（选取最佳路径）；
2）然后，有选择地对端口进行阻塞，以将环形网络接口修剪成无环路的树形网络结构；

特性特征

既能解决二层环路问题，同时还能动态地适应根据网络拓扑变更也为网络的冗余性提供一种方案；

防止环路：在网络中部署 STP 后，交换机之间会进行 STP Packet 的交互并进行无环拓扑计算，最终将网络中的某个（或某些）接口进行阻塞（Block），从而打破环路；

链路冗余：在交换机上运行的 STP 会持续监控网络的拓扑结构。当网络拓扑结构发生变化时，生成树能感知到这些变化，并且自动做出调整；

应用场景

1）消除环路：STP 通过阻塞端口来消除环路，并能够实现链路备份的目录。阻塞端口，指端口不转发数据，进入逻辑阻塞状态；
2）链路备份：当链路异常，交换机会将阻塞端口切换为转发状态；

在园区网络中，生成树协议的工作范围：接入层、汇聚层

参考文献

Spanning Tree Protocol – Wikipedia