STP生成樹七分析

1、STP生成樹 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:防止二層交換環(huán)路1)為什么交換網(wǎng)絡(luò)會形成環(huán)路?(原因：為了提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，增加冗余設(shè)備，從而導(dǎo)致交換網(wǎng)絡(luò)環(huán)路)2)如何防止二層交換環(huán)路?Spanning Tree Protocol2.Spanning Tree Protocol(生成樹協(xié)議)1)STP如何選舉a)選舉Root B

2、ridge每個(gè)交換機(jī)(網(wǎng)橋)都擁有一個(gè)BridgeID(=BridgePriority+Bridge MAC Address)065535,缺省32768b)在每個(gè)非根橋上選舉根端口i)到達(dá)根橋的路徑費(fèi)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)為每個(gè)網(wǎng)段(二層網(wǎng)段)選擇一個(gè)Designated Port(指定端口)

3、i)到達(dá)根橋的路徑費(fèi)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報(bào)文(Bridge Protocol Data Unit)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元在STP中，BPDU報(bào)文由Root Bridge產(chǎn)生，其他交換機(jī)中轉(zhuǎn)該BPDU報(bào)文3)假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)設(shè)備剛啟動(dòng)，每個(gè)交換機(jī)都認(rèn)為自己是Root Bridge,發(fā)送BPDU

4、報(bào)文經(jīng)過一段時(shí)間的交互，最終選擇Root Bridge/同時(shí)可以確定每個(gè)交換機(jī)上的不同端口 的角色(Root Port/Designated Port),被選擇為RP或DP的端口必須經(jīng)過2個(gè)Forward Delay時(shí)間后，才能進(jìn)入Forward狀態(tài)。問題1：剛啟動(dòng)的時(shí)候，所有交換機(jī)的端口處于block狀態(tài)。被選擇成RP或DP的端口先進(jìn)入Listen，再經(jīng)過Learning狀態(tài)，最后進(jìn)入Forward狀態(tài)其他端口(沒有被選舉為RP或DP)繼續(xù)停留在block狀態(tài)。問題2：為什么RP/DP需要經(jīng)過2個(gè)Forward Delay才進(jìn)入Forward狀態(tài)?為了防止STP收斂過程中的臨時(shí)環(huán)路，當(dāng)然引入

5、Forward Delay后，在STP收斂過程中，將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的臨時(shí)中斷。問題3: Forward Delay為什么等于15秒BPDU報(bào)文每隔2秒發(fā)送一次，通常網(wǎng)絡(luò)的直徑為74)STP端口的角色：RP/DP/其他的統(tǒng)稱為NDP，RP/DP最終進(jìn)入Forwarding狀態(tài)，NDP(非指定端口)為Blocking狀態(tài)STP端口的狀態(tài):Blocking (穩(wěn)定狀態(tài))：不會學(xué)習(xí)MAC地址，不能轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀Listening (過渡狀 態(tài))：不會學(xué)習(xí)MAC地址，不能轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀Learning (過渡狀態(tài))：學(xué)習(xí)MAC地址，不能轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀F(xiàn)orwarding (穩(wěn)定狀態(tài))：學(xué)習(xí)MAC地址，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀什么情況下

6、，STP成為收斂?-所有端口均為Forwardig或Blocking狀態(tài)5)STP中的BPDU報(bào)文的類型a)Configuration BPDU(配置BPDU):只能由Root Bridge，其他交換機(jī)中轉(zhuǎn)這種BPDUb)TCN BPDU(拓?fù)涓淖兺ㄖ狟PDU)：由發(fā)行拓?fù)涓淖兊慕粨Q機(jī)產(chǎn)生6)拓?fù)涓淖兊臋C(jī)制在交換網(wǎng)絡(luò)中，若一個(gè)交換機(jī)發(fā)行拓?fù)涓淖?，它將產(chǎn)生TCN BPDU，沿著去往root bridge方向發(fā)送，(從自己的RP端口發(fā)出，必須得到上游交換機(jī)的確認(rèn)TCA，如果沒有收到TCA，再次發(fā)送TCN BPDU)直到該TCN BPDU報(bào)文達(dá)到root bridge.root bridge收到該T

7、CN BPDU后，在后續(xù)一段時(shí)間內(nèi)(Max-AGE+Forward_Delay)發(fā)送的configuration BPDU中的TC標(biāo)志位=1，所有交換機(jī)收到這種帶TC比特的Configuration BPDU時(shí)，將本交換機(jī)的MAC地址表中的現(xiàn)有表項(xiàng)的老化時(shí)間設(shè)置為Forward_delay 15秒.7)PVSTP(Per VLAN)a)優(yōu)點(diǎn)在每個(gè)VLAN中計(jì)算一個(gè)STP實(shí)例，可以實(shí)現(xiàn)不同VLAN的流量分擔(dān)，提高鏈路的利用率。b)BridgeID不同VLAN都需要計(jì)算一個(gè)STP實(shí)例，如何設(shè)置BridgeID?實(shí)現(xiàn)方式：i.一個(gè)交換機(jī)上存在一個(gè)MAC地址池，不同VLAN計(jì)算STP中，從其中選取一個(gè)

8、MAC地址，從而保證不同STP實(shí)例的BridgeID唯一。ii.使用擴(kuò)展系統(tǒng)id。將原先16bit的優(yōu)先級劃分為2部分，前4bit依舊用作priority,后12bit將VLAN ID映射進(jìn)去。VLAN 1的BridgeID(假設(shè)交換機(jī)的priority為缺省值32768)32769.MAC VLAN 2的BridgeID(假設(shè)交換機(jī)的priority為缺省值32768)32770.MAC由于后12bit被用作VLAN ID的映射，因此配置PVST的交換機(jī)優(yōu)先級，步長必須為4096交換機(jī)的優(yōu)先級:0/4096/8192c)PVST+配置Switch(config)#spanning-tree

9、vlan VLAN_ID priority 優(yōu)先級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.選舉的原則:和STP完全一樣2.RSTP和STP的區(qū)別1)端口角色 STP:RP/DP/NDPRSTP:RP/DP/NDP(AP:Alternate Port,BP:Backup Port)其中AP(替換端口)，用來替換Root PortBP(備份端口)，用了備份Designated PortAP:若一個(gè)端口是由于接收到其他交換機(jī) 的BPDU報(bào)文而進(jìn)入blocking,則該端口為AP；BP:若一個(gè)端口是由于接收到本交換機(jī)的BPDU報(bào)文而進(jìn)入blocking,則該端口為BP；2)端口狀態(tài)STP: Blocking/Listening/Learning/

11、ForwardingRSTP:Discarding/Learning/Forwaring3)RSTP改進(jìn)收斂速度的方法a)引入hello機(jī)制(類似于鄰居機(jī)制)若連續(xù)3次未收到hello報(bào)文，則認(rèn)為鄰居故障，將從該鄰居得到的BPDU消息老化.b)一個(gè)交換機(jī)c(一個(gè)端口為RP，其余端口為AP,處于阻塞狀態(tài))，若交換機(jī)C的RP故障，則AP成為的RP，該端口可以直接轉(zhuǎn)發(fā)(4096)A-B(8192) / / /(阻塞)APC(32768)接入層c)Proposal-Agreement機(jī)制(提議/同意機(jī)制)注1：Proposal-Agreement必須在Point-to-Point鏈路上進(jìn)行。注2：若交

12、換機(jī)的端口工作在全雙工，則缺省認(rèn)為是Point-to-Point鏈路。若交換機(jī)的端口工作在半雙工，則缺省認(rèn)為是Shared鏈路。從根橋開始，由DP端口向下游交換機(jī)的端口發(fā)出Proposal消息，下游交換機(jī)的端口必須滿足一些條件才可以回復(fù)Agerement消息。需要滿足什么條件？下游交換機(jī)除了接收Proposal消息以外的所以其他端口必須滿足sync(同步)條件，才可以回復(fù)Agreement消息。注：一個(gè)端口怎樣才能滿足sync條件?1)該端口是edge-port(邊緣端口，這種端口通常是連接終端設(shè)備，它的收斂時(shí)間為0)2)該端口是阻塞的show cdp neighborsspanning-tr

13、ee mode rapid-pvstspanning-tree link-type point-to-pointd)拓?fù)涓淖儥C(jī)制STP:由發(fā)現(xiàn)拓?fù)涓淖兊慕粨Q機(jī)產(chǎn)生TCN BPDU，沿著去往Root Bridge的方向，最終發(fā)送到Root Bridge.原因：STP中，只有Root Bridge才能產(chǎn)生Configuration BPDU報(bào)文RSTP:由發(fā)現(xiàn)拓?fù)涓淖兊慕粨Q機(jī)直接泛洪這個(gè)消息到網(wǎng)絡(luò)中。原因：每個(gè)交換機(jī)可以自動(dòng)產(chǎn)生/發(fā)送BPDU報(bào)文。RSTP中，什么才算拓?fù)涓淖?？非邊緣端口進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。STP中，什么菜算拓?fù)涓淖?？端口進(jìn)入blocking或forwarding狀態(tài)三、MSTP(Mul

14、ti Spanning Tree Protocol)1.作用在網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行多個(gè)生成樹的實(shí)例，從而實(shí)現(xiàn)流量的分擔(dān)將多個(gè)VLAN映射到一個(gè)生成樹實(shí)例基于RSTP開發(fā)的，在網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行多個(gè)生成樹實(shí)例，從而實(shí)現(xiàn)流量的分擔(dān)。2.MSTP的配置同一個(gè)區(qū)域(Region)中的交換機(jī)進(jìn)行MSTP的交互如何確定Region?由以下3個(gè)參數(shù)確定(Name/Revision number/VLAN關(guān)聯(lián)表)spanning-tree mode mstspanning-tree mst configuration 進(jìn)入配置模式name 7 979revision 1instance 1 vlan 11-20instance 2 vlan 21-30show spanning-tree mst configurationshow spanning-tree