STP生成树七分析

1、STP生成树 七 一、STP(Spanning Tree Protocol)PVST、PVST+、RSTP、MSTPIEEE 802.1d STP IEEE 802.1q VLANIEEE 802.1p QosIEEE 802.1x dot1xIEEE 802.1w RSTPIEEE 802.1s MSTP1.作用:防止二层交换环路1)为什么交换网络会形成环路?(原因：为了提高网络的可靠性，增加冗余设备，从而导致交换网络环路)2)如何防止二层交换环路?Spanning Tree Protocol2.Spanning Tree Protocol(生成树协议)1)STP如何选举a)选举Root B

2、ridge每个交换机(网桥)都拥有一个BridgeID(=BridgePriority+Bridge MAC Address)065535,缺省32768b)在每个非根桥上选举根端口i)到达根桥的路径费用最小10M 100100M 191000M 410G 2ii)Sender Bridge ID最小iii)Sender PortID最小(PortID=Port Priority+Port Number)0255,缺省123iv)自身的PortID最小(PortID=Port Priority+Port Number)c)为每个网段(二层网段)选择一个Designated Port(指定端口)

3、i)到达根桥的路径费用最小10M 100100M 191000M 410G 2ii)Sender Bridge ID最小iii)Sender PortID最小(PortID=Port Priority+Port Number)0255,缺省123iv)自身的PortID最小(PortID=Port Priority+Port Number)2)BPDU报文(Bridge Protocol Data Unit)桥协议数据单元在STP中，BPDU报文由Root Bridge产生，其他交换机中转该BPDU报文3)假设网络中的交换机设备刚启动，每个交换机都认为自己是Root Bridge,发送BPDU

4、报文经过一段时间的交互，最终选择Root Bridge/同时可以确定每个交换机上的不同端口 的角色(Root Port/Designated Port),被选择为RP或DP的端口必须经过2个Forward Delay时间后，才能进入Forward状态。问题1：刚启动的时候，所有交换机的端口处于block状态。被选择成RP或DP的端口先进入Listen，再经过Learning状态，最后进入Forward状态其他端口(没有被选举为RP或DP)继续停留在block状态。问题2：为什么RP/DP需要经过2个Forward Delay才进入Forward状态?为了防止STP收敛过程中的临时环路，当然引入

5、Forward Delay后，在STP收敛过程中，将导致网络的临时中断。问题3: Forward Delay为什么等于15秒BPDU报文每隔2秒发送一次，通常网络的直径为74)STP端口的角色：RP/DP/其他的统称为NDP，RP/DP最终进入Forwarding状态，NDP(非指定端口)为Blocking状态STP端口的状态:Blocking (稳定状态)：不会学习MAC地址，不能转发数据帧Listening (过渡状 态)：不会学习MAC地址，不能转发数据帧Learning (过渡状态)：学习MAC地址，不能转发数据帧Forwarding (稳定状态)：学习MAC地址，转发数据帧什么情况下

6、，STP成为收敛?-所有端口均为Forwardig或Blocking状态5)STP中的BPDU报文的类型a)Configuration BPDU(配置BPDU):只能由Root Bridge，其他交换机中转这种BPDUb)TCN BPDU(拓扑改变通知BPDU)：由发行拓扑改变的交换机产生6)拓扑改变的机制在交换网络中，若一个交换机发行拓扑改变，它将产生TCN BPDU，沿着去往root bridge方向发送，(从自己的RP端口发出，必须得到上游交换机的确认TCA，如果没有收到TCA，再次发送TCN BPDU)直到该TCN BPDU报文达到root bridge.root bridge收到该T

7、CN BPDU后，在后续一段时间内(Max-AGE+Forward_Delay)发送的configuration BPDU中的TC标志位=1，所有交换机收到这种带TC比特的Configuration BPDU时，将本交换机的MAC地址表中的现有表项的老化时间设置为Forward_delay 15秒.7)PVSTP(Per VLAN)a)优点在每个VLAN中计算一个STP实例，可以实现不同VLAN的流量分担，提高链路的利用率。b)BridgeID不同VLAN都需要计算一个STP实例，如何设置BridgeID?实现方式：i.一个交换机上存在一个MAC地址池，不同VLAN计算STP中，从其中选取一个

8、MAC地址，从而保证不同STP实例的BridgeID唯一。ii.使用扩展系统id。将原先16bit的优先级划分为2部分，前4bit依旧用作priority,后12bit将VLAN ID映射进去。VLAN 1的BridgeID(假设交换机的priority为缺省值32768)32769.MAC VLAN 2的BridgeID(假设交换机的priority为缺省值32768)32770.MAC由于后12bit被用作VLAN ID的映射，因此配置PVST的交换机优先级，步长必须为4096交换机的优先级:0/4096/8192c)PVST+配置Switch(config)#spanning-tree

9、vlan VLAN_ID priority 优先级spanning-tree portfast(interface command) trunkspanning-tree portfast default (global command)interface range fa0/1,f0/5-10define interface-range ald fa0/1,fa0/5-10interface range macro aldIEEE 802.1d STP IEEE 802.1q VLANIEEE 802.1w RSTPIEEE 802.1s MSTP二、RSTP(Rapid Spanning

10、Tree Protocol)PVRST+1.选举的原则:和STP完全一样2.RSTP和STP的区别1)端口角色 STP:RP/DP/NDPRSTP:RP/DP/NDP(AP:Alternate Port,BP:Backup Port)其中AP(替换端口)，用来替换Root PortBP(备份端口)，用了备份Designated PortAP:若一个端口是由于接收到其他交换机 的BPDU报文而进入blocking,则该端口为AP；BP:若一个端口是由于接收到本交换机的BPDU报文而进入blocking,则该端口为BP；2)端口状态STP: Blocking/Listening/Learning/

11、ForwardingRSTP:Discarding/Learning/Forwaring3)RSTP改进收敛速度的方法a)引入hello机制(类似于邻居机制)若连续3次未收到hello报文，则认为邻居故障，将从该邻居得到的BPDU消息老化.b)一个交换机c(一个端口为RP，其余端口为AP,处于阻塞状态)，若交换机C的RP故障，则AP成为的RP，该端口可以直接转发(4096)A-B(8192) / / /(阻塞)APC(32768)接入层c)Proposal-Agreement机制(提议/同意机制)注1：Proposal-Agreement必须在Point-to-Point链路上进行。注2：若交

12、换机的端口工作在全双工，则缺省认为是Point-to-Point链路。若交换机的端口工作在半双工，则缺省认为是Shared链路。从根桥开始，由DP端口向下游交换机的端口发出Proposal消息，下游交换机的端口必须满足一些条件才可以回复Agerement消息。需要满足什么条件？下游交换机除了接收Proposal消息以外的所以其他端口必须满足sync(同步)条件，才可以回复Agreement消息。注：一个端口怎样才能满足sync条件?1)该端口是edge-port(边缘端口，这种端口通常是连接终端设备，它的收敛时间为0)2)该端口是阻塞的show cdp neighborsspanning-tr

13、ee mode rapid-pvstspanning-tree link-type point-to-pointd)拓扑改变机制STP:由发现拓扑改变的交换机产生TCN BPDU，沿着去往Root Bridge的方向，最终发送到Root Bridge.原因：STP中，只有Root Bridge才能产生Configuration BPDU报文RSTP:由发现拓扑改变的交换机直接泛洪这个消息到网络中。原因：每个交换机可以自动产生/发送BPDU报文。RSTP中，什么才算拓扑改变？非边缘端口进入转发状态。STP中，什么菜算拓扑改变？端口进入blocking或forwarding状态三、MSTP(Mul

14、ti Spanning Tree Protocol)1.作用在网络中运行多个生成树的实例，从而实现流量的分担将多个VLAN映射到一个生成树实例基于RSTP开发的，在网络中运行多个生成树实例，从而实现流量的分担。2.MSTP的配置同一个区域(Region)中的交换机进行MSTP的交互如何确定Region?由以下3个参数确定(Name/Revision number/VLAN关联表)spanning-tree mode mstspanning-tree mst configuration 进入配置模式name 7 979revision 1instance 1 vlan 11-20instance 2 vlan 21-30show spanning-tree mst configurationshow spanning-tree