生成树协议预防网络环路 | AI生成和翻译
问题:提供更多视频的文字记录。
回答:
该视频没有公开的完整逐字文字记录,但根据视频内容,以下是旁白的详细、近乎完整的意译和摘要(按时间顺序排列,作为扩展记录):
介绍和广播的基础知识
当网络设备想要通信时,它们需要目标设备的MAC地址。它们通过发送广播帧来发现这个地址,询问“谁拥有这个IP地址?”或类似的问题。
交换机收到这个广播后,会将其转发到除了接收端口之外的所有端口。在一个只有一个交换机和连接的计算机的简单网络中,这工作得很好。
冗余和环路问题
为了可靠性,网络通常使用多个交换机通过冗余链路连接(以防一个交换机或电缆发生故障)。然而,这会在设备之间创建多条路径。
如果发送广播(例如,计算机A寻找计算机C),交换机会将它转发到所有链路上。如果没有预防措施,广播帧会在交换机之间无限循环:
- 交换机1发送给交换机2和交换机3。
- 交换机2发送给交换机3(并返回)。
- 这会呈指数级增长,形成一个 广播风暴。 网络将被洪水淹没,交换机上的CPU会达到极限,指示灯会快速闪烁,正常通信将完全停止——任何数据都无法通过。
解决方案:生成树协议 (STP)
STP被发明出来解决这个问题。它允许冗余链路,但会逻辑地阻塞一些端口,以创建一条单一的、无环路的路径(“树”拓扑),同时保持备用链路随时可用。
STP如何运作
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选举根桥 所有交换机发送包含其 桥ID(默认优先级32768 + MAC地址)的 BPDU(桥协议数据单元)。 拥有最低桥ID的交换机成为 根桥(“老大”交换机)。如果优先级相同,则MAC地址最低的胜出。
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端口角色
- 在根桥上:所有活动端口都是 指定端口(远离根桥转发流量)。
- 在非根交换机上:每个选择一个 根端口——到根桥累计 路径开销 最低的端口。
路径开销(示例):
- 10 Mbps 链路:开销 100
- 100 Mbps 链路:开销 19
- 1 Gbps 链路:开销 4
- 对于每个网段(两个交换机之间的链路),一个端口成为指定端口(通常是离根桥更近的那个)。
- 冗余链路上的其余端口被 阻塞(它们监听BPDU,但不转发流量)。
如果链路发生故障,STP会重新收敛并解除阻塞备用端口以恢复连接(尽管原始STP需要30-50秒)。
历史和改进
STP (IEEE 802.1D) 于20世纪80年代开发。快速生成树协议 (RSTP, 802.1w) 于2001年,收敛速度快得多(几秒),并向下兼容。
广播风暴演示
视频展示了一个真实的演示:拿一个基本的非管理型交换机,连接计算机,然后插一根电缆在同一交换机的两个端口之间形成环路。指示灯疯狂闪烁,因为广播循环,网络崩溃。移除环路电缆——一切恢复正常。
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这基本上涵盖了整个11:55的视频内容。
参考:
- https://www.youtube.com/watch?v=6MW5P6Ci7lw