谈交换机内的生成树及其算法

“生成树”资料

交换机内的生成树算法（STA）使你可以创建一条备用链路（当网络中存在多台交换机时）。在主链路正常工作时，备用链路处于空闲状态（不工作）；只有在主链路出现问题时，备用链路才不需要任何人工干预自动地接替主链路。这种自动重构的功能，使得网络上的用户能够最大限度地与网络保持正常的连接。生成树算法较复杂，所以，建议最好在充分研究理解其之后，再更改其一些设置。请仔细阅读并理解下述内容之后，再去更改交换机上的生成树的默认设置。

网络环路的侦测和预防（Network loop detection and prevention）：任何两个局域网之间应该只有一条路径，否则，网络中将出现环路。如果存在着多于一条的路径，那么生成树算法将会侦测到环路的发生，并自动选择开销值（c ost）最低的那条路径作为可使用的路径（主链路），而阻断其它路径，将它们作为备用路径（备用链路）。

自动拓扑重构（Automatic topology re-configuration）：当主链路出现故障时，生成树算法将自动启用备用链路，重构网络结构。

生成树的级别（STA Operation Levels）

生成树有两种工作级别：桥级别（bridge level）和端口级别（port level）。在桥一级上，生成树算法为每台交换机计算桥的标志级数（Bridge Identifier），然后设定根桥（Root Bridge）和指定桥（Designated Bridges）。而在端口一级上，生成树算法设定根端口（Root Port）和指定端口（Designated Ports）。详述如下：

在桥一级上（On the Bridge Level）：

根桥（Root Bridge）：具有最小桥标志级数的（lowest Bridge Identifier）交换机是根桥（Root Bridge）。当然，你希望根桥是环路中所有交换机当中最好的一台（交换机），以保证能够提供最好的网络性能和可靠性。

桥标志级数（Bridge Identifier）：桥标志级数是桥的优先级（Bridge Priority）和交换机的MAC地址的综合数值，其中桥的优先级（Bridge Priority）是一个你可以设定的参数。例如，“4 00 80 C8 00 01 00”中的“4”是桥的优先级，“00 80 C8 00 01 00”是交换机的MAC地址。交换机的桥标志级数越低，则交换机的优先级越高，这样可以增加其成为根桥的可能性。

指定桥（Designated Bridge）：在每个网段中，到根桥（Root Bridge）的路径开销最低的（lowest Root Path Cost）桥将成为指定桥（Designated Bridge），数据包将通过它转发到网段。一旦所有的交换机具有相同的根路径开销（Root Path Cost），那么具有最低的桥标志级数的（lowest Bridge Identifier）交换机才会被定为指定桥（De signated Bridge）。

根路径开销（Root Path Cost）：一台交换机的根路径开销（Root Path Cost）是根端口（Root Port）的路径开销（Path Cost）与数据包经过的所有交换机的根路径开销（Root Path Cost）之和。根桥（Root Bridge）的根路径开销（Root Path Cost）是零。

桥的优先级（Bridge Priority）：是一个用户可以设定的参数。设定的值越小，优先级越高。交换机具有越高的优先级，才越有可能成为根桥。

在端口一级上（On the Port Level）：

根端口（Root Port）：每台交换机都有一个根端口（Root Port），这个端口到根桥的路径开销最低。一旦多个端口具有相同的到根桥的路径开销时，那么具有最低的端口标志级别的才会成为根端口。

指定端口（Designated Port）：指定端口就是指定桥（Designated Bridge）上的端口。

端口优先级（Port Priority）：数值越小，端口的优先级就越高。具有越高端口优先级，才越有可能成为根端口。

路径开销（Path Cost）：这是一个可变的参数，它将随着生成树中的设定值的变化而变化。依据STA的默认参数值，每个1000Mbps网段有一个指定的路径开销值为4 ，100Mbps网段的路径开销值19，10Mbps网段的路径开销值100.

生成树参数（STA Parameters）

生成树的参数用户可以根据自己的需要进行修改，但是建议最好使用出厂时的默认设置。除非确实需要对出厂设置值进行变动时，再去改动默认值。用户可以改动的生成树参数有如下几个：

桥优先级（Bridge Priority）：数值范围从0到65535.“0”的优先级最高。

呼叫时间（Bridge Hello Time）：数值范围从1秒到10秒。是指根桥向其它所有交换机发出BPDU数据包的时间间隔，以告知其它所有交换机它是根桥。如果你的交换机还未是根桥时为其设置了呼叫时间，那么，一旦你的交换机成为根桥，该呼叫时间就会派上用处。

注意：呼叫时间不能大于桥的最大老化时间（Max. Age），否则，将出现错误信息。

最大的桥老化时间（Bridge Max. Age）：数值范围从6秒到40秒。如果在超出最大老化时间之后，还没有收到根桥发出的BPDU数据包，那么，在允许的条件下你的交换机将充当根桥向其它所有的交换机发出B PDU数据包。如果交换机确实具有最小的桥标志级数，那么，它将随之成为根桥。

桥转发时延（Bridge Forward Delay）：数值范围从4秒到30秒。是指交换机的端口从阻塞状态转为转发状态所用的监听时间。

当你欲变动生成树参数时，请一定记住下述公式：

最大的桥老化时间≤ 2 x（桥转发时延 – 1秒）

即：Max. Age ≤ 2 x （Forward Delay - 1 second）

最大的桥老化时间≥ 2 x（呼叫时间 + 1秒）

即：Max. Age ≥ 2 x （Hello Time + 1 second）

端口优先级（Port Priority）：数值范围从0到255.数值越小，那么该端口越可能成为根端口。