STP詳細(xì)筆記

產(chǎn)生的背景

由于網(wǎng)絡(luò)的冗余性（關(guān)鍵設(shè)備冗余、關(guān)鍵鏈路冗余）帶來的問題，可能帶來二層環(huán)路問題，從而引發(fā)廣播風(fēng)暴，設(shè)備MAC地址紊亂、以及MAC地址漂移等一系列問題。而STP可以保持網(wǎng)絡(luò)冗余的前提下打破網(wǎng)絡(luò)二層環(huán)路。
生成樹協(xié)議一共有三種:STP（802.1d）、RSTP（802.1w）、MSTP（802.1s）
注：生成樹具有向下兼容性，如果全網(wǎng)中有一臺設(shè)備運行低版本協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)中運行高版本的協(xié)議會自動降級向低版本兼容。如果2倍的hello time 時間沒收到低版本協(xié)議的BPDU報文則會切換為高版本。

基本概念：

1、橋ID（bridge identification）BID
每臺運行STP的交換機都會擁有全網(wǎng)唯一的橋ID。BID共8byte，包含16bit的橋優(yōu)先級和48bit的橋MAC地址。優(yōu)先級缺省值32768，范圍是0-655535，使用時數(shù)值必須為4096倍數(shù)。MAC地址為背板最小地址。
2、根橋（root bridgr）RB
根橋在全網(wǎng)中只會有一個。STP運行的第一件事就是選舉根橋。選舉規(guī)則為全網(wǎng)中擁有最小的橋ID為根橋。BID由優(yōu)先級和MAC地址組成，選舉規(guī)則為先比較優(yōu)先級再比較MAC地址，兩者皆是小優(yōu)。缺省值為32768，可以進行修改從而干涉根橋選舉。
3.開銷（cost）
每個運行了STP的接口，都有一個cost值，接口的缺省cost值不但和接口速率和工作模式有關(guān)，還與所使用的計算方法有關(guān)。
4、根路徑開銷（root path cost）RPC
RPC值是主要計算某接口到達(dá)RB的沿途累加cost值。也就是從該接口到RB需要多少的開銷。數(shù)值越小越優(yōu)。
5、接口ID（port identification）PID
運行stp的交換機使用PID來標(biāo)記每一個接口。PID的長度為16bit，由4bit的接口優(yōu)先級和12bit的接口編號組成。缺省為128，范圍為0-240，調(diào)整時必須是16的倍數(shù)。

6、STP的選舉流程

1、選舉根橋
比較BID，優(yōu)者為根橋。首先比較優(yōu)先級，若相同比較MAC,都是小優(yōu)。
2、選舉根端口
? 比較RPC值，小者勝出。若相同進行下一項比較。
? 在比較對端BID，小者優(yōu)
? 比較對端PID，小者優(yōu)
3、選舉指定端口
? 一般情況下，根橋下所有的端口為指定端口
? 比較RPC值，小者勝出。若相同進行下一項比較
? 比較本端BID，小者優(yōu)
? 比較本端PID，小者優(yōu)
4、既不是根端口也不是指定端口的接口則為阻塞接口
思考：為什么選舉根端口比較對端信息而指定端口比較本端信息。
為什么橋ID的優(yōu)先級為0-65535？

STP報文

BPDU報文分為兩中類型：分別為配置BPDU（configuration BPDU）、拓?fù)涓淖傿PDU（topology change notification）。
BPDU發(fā)送方式：組播，組播MAC地址為0180-c200-0000
配置BPDU
在網(wǎng)絡(luò)初始化過程中，每臺交換機都會從自己激活了STP的接口發(fā)送配置BPDU報文。當(dāng)STP收斂完成后，只有根橋才會周期的發(fā)送配置BPDU（缺省發(fā)送時間為2秒），而非根網(wǎng)橋的RP口收到上游發(fā)送的配置BPDU后，立即觸發(fā)產(chǎn)生自己的配置BPDU，并從指定端口發(fā)出。

配置BPDU的報文格式

字節(jié)數(shù)字段描述

2	協(xié)議ID（protocol identifier）	在stp中該值總為0
1	協(xié)議版本ID（protocol version identifier、）	在stp中該值總為0；生成樹的版本
1	BPDU類型（BPDU type）	值為0x00為配置BPDU；值為0x80為TCN BPDU
1	標(biāo)志（Flage）	在STP中該字段用于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘶?biāo)志。STP僅使用了最低位（TC，拓?fù)渥兏?#xff09;，最高位是TCA（拓?fù)渥兏_認(rèn)）標(biāo)志
8	根橋ID	根橋的橋ID
4	根路徑開銷	到達(dá)根橋STP路徑開銷
8	網(wǎng)橋ID	發(fā)送本BPDU的橋ID
2	接口ID	發(fā)送本BPDU的接口ID
2	消息壽命（message age）	根橋所發(fā)送的BPDU中，該字段值為0，此后每經(jīng)過一個交換設(shè)備，該字段值加一，本質(zhì)上指BPDU所經(jīng)過的交換設(shè)備個數(shù)。
2	最大壽命（Max age）	BPDU的最大存活時間，也被稱為老化時間，缺省20S
2	Hello時間	BPDU所發(fā)送的時間間隔
2	轉(zhuǎn)發(fā)延遲（forward delay）	接口在偵聽和學(xué)習(xí)狀態(tài)所停留的時間

TCN BPDU

格式：協(xié)議ID、協(xié)議版本ID、BPDU類型。
作用：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中拓?fù)浒l(fā)生改變時，該交換機的根端口逐級向根橋通知變化的發(fā)生，使全網(wǎng)交換機盡快老化自己的MAC地址表項，以便快速適應(yīng)新網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定時只會產(chǎn)生配置BPDU。
兩種特殊的BPDU
1、“標(biāo)志”字段中TCA比特位被設(shè)置為1的配置BPDU
為了保證STP從拓?fù)渥兏慕粨Q機傳遞到根橋的過程是可靠的，當(dāng)收到下游發(fā)送的TCN BPDU后，需使用“標(biāo)志”字段中TCA比特位被置位為1 的配置BPDU回應(yīng)對方并向自己的上游發(fā)送TCN BPDU。一直持續(xù)到根橋收到該TCN BPDU。
2、“標(biāo)志”字段中TC比特位被設(shè)置為1的配置BPDU
當(dāng)根橋收到TCN BPDU后，意味者網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生改變，它將向網(wǎng)絡(luò)中泛洪“標(biāo)志”字段中TC比特位被設(shè)置為1的配置BPDU，網(wǎng)絡(luò)中交換機收到該報文后，會將自己的MAC老化時間改為轉(zhuǎn)發(fā)延時，使得MAC表盡快刷新。

STP時間參數(shù)

Hello time：發(fā)送配置BPDU的時間間隔。修改必須在根橋上進行修改，修改后所有非根網(wǎng)橋會向根橋?qū)R該時間值。
forward time：接口從偵聽狀態(tài)到學(xué)習(xí)狀態(tài)，或者學(xué)習(xí)狀態(tài)到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的延遲時間，缺省15秒。這兩種狀態(tài)分別為了避免臨時環(huán)路和數(shù)據(jù)幀的泛洪現(xiàn)象。
Max age：BPDU老化時間，缺省20S.在非根網(wǎng)橋的接口上保存這來自上游的最優(yōu)BPDU，如過在老化時間之前收到這個BPDU，則該計時器會被重置，若未收到，該BPDU被老化，將會從新選舉根端口。
從阻塞進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)需要花費30 -50s

STP的接口狀態(tài)

狀態(tài)名稱狀態(tài)描述

禁用狀態(tài) disable	不能收發(fā)BPDU，也不能轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀
阻塞狀態(tài) blocking	不發(fā)送BPDU，但會持續(xù)偵聽。不能轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)幀，不進行MAC學(xué)習(xí)
偵聽狀態(tài) listening	可以收發(fā)BPDU報文，但是不能轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)幀，不進行MAC地址學(xué)習(xí)
學(xué)習(xí)狀態(tài) learning	可以收發(fā)BPDU報文，但是不能轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)幀，進行MAC地址學(xué)習(xí)
轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài) forwarding	可以正常收發(fā)業(yè)務(wù)幀，也會進行BPDU處理。

STP配置

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的STP详细笔记的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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