冗余第 2 层网络引起的问题包括广播风暴、MAC 数据库不稳定和重复的单播帧。 STP 是第 2 层协议,它通过有意阻塞可能引起环路的冗余路径,确保所有目的地之间只有一个逻辑路径。

STP 发送 BPDU 帧来在交换机之间通信。 每个生成树实例选举一台交换机作为根网桥。 管理员可以通过更改网桥优先级控制此选举。 根网桥可以配置为按每个 VLAN 或每组 VLAN 启用生成树负载均衡,具体取决于所使用的生成树协议。 STP 随后使用路径开销为每个参与的端口分配端口角色。 路径开销是到根网桥的路径上所有端口开销的总和。 端口开销自动分配给每个端口;但也可以手动配置。 首选开销最低的路径,并阻止所有其他冗余路径。

PVST+ 是 IEEE 802.1D 在思科交换机上的默认配置。 它为每个 VLAN 运行一个 STP 实例。 较新的快速融合生成树协议 (RSTP) 可以以快速 PVST+ 的形式,在思科交换机上对每个 VLAN 实施。 多生成树 (MST) 是思科实施的多生成树协议 (MSTP),该协议对一组特定的 VLAN 运行一个生成树实例。 诸如 PortFast 和 BPDU 防护等功能可确保交换环境中的主机能够即时访问网络,而不涉及生成树操作。

第一跳冗余协议(例如 HSRP、VRRP 和 GLBP)为冗余路由器或多层交换环境中的主机提供替代默认网关。 多个路由器共享一个虚拟 IP 地址和 MAC 地址,将其作为客户端的默认网关。 当充当一个 VLAN 或一组 VLAN 的默认网关的一台设备发生故障时,这样可以确保主机维持连接。 当使用 HSRP 或 VRRP 时,一个路由器对特定组来说处于活动或转发状态,而另外一些则处于备用模式。 GLBP 除了提供自动故障转移之外,它还允许同时使用多个网关。