理解STP端口角色 | AI生成和翻译
问题：如何理解生成树协议 (STP) 端口角色？
答案：
生成树协议 (STP) 通过选举一个根桥并为每个交换机端口分配特定角色来防止具有冗余路径的以太网网络中出现环路。这些角色决定了端口是转发流量、阻塞流量还是用于特殊目的。以下是清晰的分类：
STP 中的主要端口角色
- 根端口 (Root Port)
- 仅存在于非根交换机上（除根桥外，每个交换机都有且仅有一个根端口）。
- 它是该交换机上到达根桥的最佳端口（累积路径成本最低）。
- 角色：转发 – 将流量传送到根桥。
- 如何选择：路径成本最低的端口。如果成本相同，则使用决胜条件（最低发送方桥 ID、发送方端口 ID 等）。
- 指定端口 (Designated Port)
- 存在于每个网络段上（两个交换机之间或交换机与带有终端设备的网段之间的每个链路）。
- 它是将流量从根桥转发出去到网段（叶子/主机）的端口。
- 在根桥本身上：所有活动端口都是指定端口（因为根桥没有根端口）。
- 在非根交换机上：一些端口成为其所连接网段的指定端口。
- 角色：转发。
- 如何选择：网段上路径成本最低的端口（即，离根桥最近的交换机“获胜”）。
- 阻塞端口 (Blocked Port)（也称备用端口或非指定端口）
- 这些是冗余链路上未被选为根端口或指定端口的端口。
- 角色：阻塞 – 侦听 BPDUs (Bridge Protocol Data Units) 以检测拓扑变化，但不转发数据流量。
- 目的：防止环路。如果拓扑发生变化（例如，链路故障），阻塞端口可以转换为转发状态。
路径成本（经典 STP 值 – IEEE 802.1D）
这些是用于计算最佳路径的默认成本：
| 速率 | 成本 |
|---|---|
| 10 Mbps | 100 |
| 100 Mbps | 19 |
| 1 Gbps | 4 |
| 10 Gbps | 2 |
（注意：现代 Rapid STP 使用不同的缩放，其中 10 Gbps = 2,000，但概念保持不变。）
简单示例
想象三个交换机：A（根桥），冗余连接到 B 和 C，以及 B 连接到 C。
- 在 A（根桥）上：连接到 B 和 C 的两个端口 → 指定端口（转发）。
- 在 B 上：连接到 A 的端口 → 根端口（到根桥的最佳路径）。连接到 C 的端口 → 可能是指定端口（如果 B 比 C 离根桥更近）。
- 在 C 上：连接到 A 的端口 → 根端口。连接到 B 的端口 → 阻塞端口（为了防止环路）。
快速记忆法
- 根桥：“我是老大——我所有的端口都是指定端口（向外发送流量）。”
- 非根交换机：“我选择一个根端口（我连接到老大的上行链路），并竞争在下游网段上成为指定端口。”
- 冗余链路上的“失败者”：“阻塞——保持安静，除非出现故障。”
理解这些角色有助于形象化 STP 如何创建无环路的逻辑树，同时保持冗余以实现故障转移。