网络技术九：生成树协议

生成树协议

二层环路带来的问题

广播风暴
MAC地址表震荡

生成树的定义

STP，用来解决二层环路问题

STP相关概念

BPDU

四个参数放在BPDU里面决定四个“角色”

定义

桥协议数据单元，用于传递STP协议相关报文

分类

配置BPDU

用来传递STP的配置信息

TCN BPDU

用来通告拓扑变更信息

用来选举的参数

*桥ID

优先级+MAC 优先级默认32768

根桥ID（RootID）

“老大”

根路径开销（RootPathCost）RPC

交换机的每个端口到根桥的开销

指定（转发）桥ID（DesignataedPortID）

BPDU是由谁发出来的，指定桥ID就是谁

*端口ID

优先级+ID

指定端口ID（DesignatedPortID）

BPDU从哪个端口发出来，指定端口就是谁
各台设备的各个端口在初始时生成以自己为根桥（Root Bridge）的配置消息，开始向外发送自己的配置消息
网络收敛后，根桥向外发送配置BPDU，其他的设备对该配置BPDU进行转发

STP的选举机制

在所有交换机中选举出一台作为根桥

选举规则

Bridge-id小的优先

Bridge-id

定义：桥ID，BID用来标识交换机身份
格式:优先级+MAC地址
默认优先级为32768（必须是4096的倍数）

每台非根网桥（交换机）选举出一个根端口（Root port）

跟根桥相连

选举规则

1.到达根桥开销小的优先
2.对端交换机BID小的优先
3.端口ID小的优先

开销

Cost：代表路径耗费的代价和成本，带宽越大，开销越小

每个物理段选举出一个指定端口（Designated port）

选举规则

1.到达根桥开销小的优先
2.本机BID小的优先
3.端口ID小的优先

剩下没有角色的端口就是阻塞端口（Blocked port）

逻辑关掉
桥ID由桥ID（BridgePriority）和桥MAC地址（BridgeMacAddre ss）组成
桥ID最小的桥被选举为根桥

STP拓扑变更机制

1.Max age超时/有接口变更为转发状态，判断为拓扑发送变更，向根网桥发起TCN BPDU
2.收到TCN BPDU的交换机继续向根网桥转发TCN BPDU，到达根网桥为止
3.根网桥收到TCN BPDU后，向所有端口发起TC置位的配置BPDU
4.交换机收到TC置位的配置BPDU后，Mac地址表的老化时间缩短到15秒

STP的问题

收敛速度慢，故障切换时间太长
网络中大量主机频繁上下线，会导致TCN BPDU以及TC置位BPDU大量发送

生成树的不足

STP初始化流程

交换机端口状态

disable:禁用状态，被关闭的端口

blocking:阻塞状态

接收BPDU，但不发送BPDU，不学习Mac地址，不转发数据

listening: 监听状态

接收并发送BPDU，不学习Mac地址，不转发数据，持续15秒

learning:学习状态

接收并发送BPDU，学习Mac地址，不转发数据，持续15秒

forwarding:转发状态

接收并发送BPDU，学习Mac地址，转发数据

STP计时器

Hello time

2秒（配置BPDU的发送周期）

Max age

20秒（判断链路故障的时间，10个Hello time周期）

Forwarding delay

15秒（状态切换延迟）

RSTP（快速生长树协议）

P/A机制

端口状态减少到3种

端口角色增加到4

根端口和指定端口不变

阻塞端口细分为2种

替代端口(Alternata port) 根端口的备份
备份端口(Backup port) 指定端口的备份

边缘端口机制

当链路激活，边缘端口立即进入转发状态，不参与STP计算
边缘端口UP/DOWN不会触发拓扑变更
建议把连接PC的端口配置为边缘端口

MSTP(多生成树协议)

将多个vlan捆绑到一个生成树实例，每个实例分别独立计算生成树
基于STP计算结果不同，实现不同vlan的流量负载均衡

STP常用命令

[h3c]display stp 查看STP相关信息
[h3c]display stp brief 查看STP端口状态
[h3c]stp global enable 全局启用STP
[h3c-CigabitEthernet 1/0/]undo stp enable 关闭端口上STP
[h3c]stp mode ‘stp/rstp/mstp’ 更改STP模式，默认模式是mstp
[h3c]stp priority ‘priority’ 更改交换机优先级
[h3c-GigabitEthernet 1/0/]stp cost 'cost更改接口生成树的cost
[h3c-GigabitEthernet 1/0/]stp edged-port 配置端口为边缘端口