BPDU是如何生成的，以及BPDU的工作原理是什么？

在开始讨论这个主题之前，我们首先需要了解一些关于计算机网络的基本知识，以及BPDU在计算机网络中的重要作用。

• 什么是计算机网络？
• 计算机网络的类型。
• 什么是BPDU呢？

计算机网络是一种将各种设备相互连接的系统。这些设备包括笔记本电脑、台式机、智能手机、服务器，以及诸如摄像头、门铃、冰箱、音响系统等各种物联网设备。这些设备之间可以进行通信。

在计算机网络中，有多种设备被用作基础架构。这些设备各自承担着计算机网络运作中的特定功能。常见的设备包括交换机、路由器、接入点等。

计算机网络的类型：

• 局域网：LAN局域网是指位于同一物理位置上的各种设备的集合。局域网中既包括有线设备，也包括无线设备。局域网的规模可以从小型网络到大型网络不等，比如从家庭网络到大型企业网络。
• WAN：广域网WAN可以在较大的区域内进行扩展，从而将各个用户以及各种局域网连接在一起。有许多组织正在使用WAN来连接不同的站点以及远程员工。
• 企业网络：对于现代企业的正常运作来说，网络是至关重要的。为了克服这些挑战，企业网络配备了各种工具，这些工具可以帮助工程师进行网络的设计、部署以及调试工作。在企业的网络中，既可以使用局域网，也可以使用广域网。
• 服务提供商网络：服务网络通过WAN来为各种组织或个体用户提供连接性支持。

什么是BPDU呢？

BPDU是生成树协议的一部分。它们使得交换机能够相互获取信息。生成树协议使得处于冗余局域网中的交换机之间需要互相交换信息，这样才能让生成树协议正常运作。因此，为了实现生成树协议中的信息交换，就需要使用桥接协议数据单元（BPDU）。

该桥接协议数据单元帧主要用于存储与交换机ID、MAC地址以及交换机端口相关的所有信息。此外，该帧还存储了关于交换机端口的优先级和成本的相关信息。

主要有两种类型的桥接协议数据单元：

• 配置型BPDU。
• 拓扑变化通知（TCN）相关的BPDU。

BPDU是如何生成的呢？

正如我们上面所讨论的，BPDU有两种类型。因此，这两种BPDU的生成方式也是不同的。

配置桥接协议数据单元：这些BPDUs是由根桥（Root Switch）生成的，它们也会从根桥处移开。这些BPDUs与其他的BPDUs有所不同，因为它们是专门由根桥生成并从其处移开的。

工作：这种配置BPDU的工作过程如下所示：

配置BPDUs是由根桥生成的，它们会从根桥处移开。根桥是指具有最低交换机ID的交换机。这个过程是从比较各个交换机的开始。当某个网络交换机收到一个配置BPDU时，如果该根桥的编号低于当前网络中的最低根桥编号，那么该交换机就会自动被选为根桥。

但在整个过程中，我们可能会思考：非根交换机在这一过程中扮演什么角色呢？其实，非根交换机并不会生成任何配置BPDU；它们只能传播由根桥生成的BPDU而已。

在下面的图1中，展示了配置BPDU的工作过程。可以看到，这里有五台交换机，其中交换机1被指定为根桥。而那些非根桥的交换机则不会生成配置BPDU，但它们会传播由根桥生成的BPDU。

2. 拓扑变化通知BPDUs：这些BPDUs是由非根交换机生成的，它们会流向根桥。BPDUs的主要作用就是向根桥通报网络中的拓扑结构发生了变化。

工作：拓扑变化通知BPDU的工作机制如下所示：

当交换机发现网络中的拓扑结构发生变化时，就会生成拓扑变化通知BPDUs。此时，与拓扑相关的所有信息都会被收集起来，并发送给根节点。 现在，当根端口接收到TCN BPDU时，它会向发送方发送包含拓扑变更确认信息的BPDU作为回应。 在之后，根端口会发送TCN BPDU。同时，根端口还会生成自己的TCN BPDU，并将其发送给根端口。 这一过程会一直持续下去，直到根桥接收到TCN BPDU为止。 如果某个过程已经完成，并且根桥节点得知网络中的拓扑结构已经发生变化，那么它会向网络发送一个配置BPDU。