什么是STP环路保护？

环路保护是如何工作的？

通过在交换设备上部署生成树协议STP（Spanning Tree Protocol）、快速生成树协议RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）、多生成树协议MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）或基于VLAN的生成树协议VBST（VLAN-Based Spanning Tree）可以破除二层网络环路。某些情况下，运行生成树协议设备的阻塞端口迁移到Forwarding状态时可能导致网络环路，而环路保护功能可以避免这一情况。

当网络中的设备部署了生成树协议时，设备间通过交互BPDU（Bridge Protocol Data Unit）报文计算生成无环的网络拓扑。设备通过不断更新并交互BPDU报文，计算决定部分接口阻塞流量，从而破除网络环路；部分接口成为根端口并转发流量等。

当链路拥塞或者单向链路故障时可能导致阻塞端口接收不到BPDU报文，这时阻塞端口会迁移到Forwarding状态，网络中会出现环路。

当环路保护功能使能后，生成树协议会检测根端口和Alternate端口是否能接收到BPDU报文。使能环路保护功能的端口如果接收不到BPDU报文，该端口不会迁移到Forwarding状态而是一直保持在Discarding状态，这样可以避免产生环路。

如图所示，例如当BP2-CP1之间的链路发生拥塞时，DeviceC由于根端口CP1在超时时间内收不到来自上游设备的BPDU报文，Alternate端口CP2转变成了根端口且处于Forwarding状态，根端口CP1转变成指定端口且处于Forwarding状态，导致网络中形成了二层环路。启动了环路保护功能后，如果根端口或Alternate端口长时间收不到来自上游设备的BPDU报文，根端口或Alternate的端口角色会正常转变，但端口状态不会迁移到Forwarding状态而是保持在Discarding状态不转发报文，从而不会在网络中形成环路。直到链路不再拥塞或单向链路故障恢复，端口重新收到BPDU报文进行协商，并恢复到链路拥塞或者单向链路故障前的角色和状态。

链路发生拥塞情况拓扑的变化

环路保护和STP有什么区别？

生成树协议是一种破环协议，可以破除二层网络环路。环路保护是生成树协议中的一个增强功能，可以防止端口因收不到上游交换设备的BPDU报文而产生环路。

除了环路保护功能，生成树协议还支持根保护、BPDU保护等增强功能。

• 根保护：由于维护人员的错误配置或网络中的恶意攻击，网络中合法根桥有可能会收到优先级更高的BPDU，使得合法根桥失去根地位，从而引起网络拓扑结构的错误变动。通过根保护可以避免此类问题。启用根保护功能的指定端口收到优先级更高的BPDU时，端口将进入Discarding状态，不再转发报文。经过一段时间，如果端口一直没有再收到优先级更高的BPDU，端口会自动恢复到正常的Forwarding状态。这样可以避免网络中根桥错误切换。需要注意的是，根保护功能仅在指定端口上生效。根保护功能和环路保护功能不能同时配置在同一端口。
• BPDU保护：在边缘端口上部署BPDU保护功能。当边缘端口收到BPDU报文，边缘端口将被error-down，但保持边缘端口属性不变，这样可以避免边缘端口收到攻击者发送的BPDU报文引起的网络拓扑变更、业务流量中断。