STP知识点汇总

生成树协议
企业网三层架构 —> 冗余 —> 线路冗余 —> 二层桥接环路
导致问题&＃xff1a;

1. 广播风暴
2. MAC地址表翻滚
3. 同一数据帧的重复拷贝
4. 以上3个条件最终导致设备工作过载&＃xff0c;导致重启保护

定义

生成树&＃xff1a;在一个二层交换网络中&＃xff0c;生成一棵树型结构&＃xff0c;逻辑的阻塞部分接口&＃xff0c;使得从根到所有的节点仅存在唯一的路径&＃xff1b;当最佳路径故障时&＃xff0c;自动打开部分阻塞端口&＃xff0c;来实现线路备份的作用&＃xff1b;
生成树在生成过程中&＃xff0c;应该尽量的生成一棵星型结构&＃xff0c;且最短路径树&＃xff1b;

存在算法

802.1D、PVST PVST&＃43;(CISCO) 、RSTP(802.1w)、MSTP(802.1S)

802.1D

一个交换网络内仅存在一棵生成树实例&＃xff1b;
交换机间使用BPDU — 桥协议数据单元 — 交换机间沟通互动收发的数据
配置BPDU—只有根网桥可以发送&＃xff0c;在交换网络初始状态时&＃xff0c;所有交换机均定义本地为根网桥&＃xff0c;进行BPDU的发送&＃xff1b;使得网络中所有交换机均收到其他设备的BPDU&＃xff0c;之后基于数据中的参数进行比对&＃xff0c;选举出根网桥&＃xff1b;再所有非根网桥不再发送BPDU&＃xff0c;而是仅接收和转发根网桥的BPDU&＃xff1b;周期2s发送&＃xff0c;hold time 20s&＃xff1b;

TCN—拓扑变更消息&＃xff08;也是BPDU&＃xff09;&＃xff1a; 本地交换机链路故障后&＃xff0c;STP重新收敛&＃xff0c;为了快速刷新全网所有交换机的MAC表&＃xff0c;将向本地所有STP接口发送TCN&＃xff08;标记位中的TCN位置1&＃xff09;&＃xff0c;邻居交换机收到TCN后&＃xff0c;先标记为ACK位为回复&＃xff0c;用于可靠传输消息&＃xff1b;之后将TCN逐级转发到根网桥处&＃xff0c;由根网桥回复TC消息来逐级回复到所有交换机&＃xff1b;使所有交换机临时将MAC表的老换时间修改为15s&＃xff08;默认的&＃xff0c;转发延时&＃xff09;

选举— 根网桥 根端口 指定端口 非指定端口&＃xff08;阻塞端口&＃xff09;

【1】根网桥 – 在一棵生成树实例中&＃xff0c;有且仅有一台交换机为root&＃xff1b;
BPDU中的 桥ID来决定
桥ID&＃61; 网桥优先级&＃xff08;0-65535公有&＃xff09; 默认32768 &＃43; MAC地址&＃xff08;只有存在svi接口的交换机才拥有mac地址&＃xff0c;若存在多个mac选数值最小&＃xff09;
根网桥的选举 先比较优先级&＃xff0c;小优&＃xff1b; 若优先级相同&＃xff0c;比较mac&＃xff0c;数值小优&＃xff1b;

【2】 根端口—在每台非根网桥上&＃xff0c;有且仅有一个接口&＃xff1b;本地离根网桥最近的接口&＃xff08;最短、星型&＃xff09;&＃xff0c;接收来自根网桥的BPDU&＃xff0c;转发用户的流量&＃xff08;该接口不阻塞&＃xff09;

规则&＃xff1a;

• 比较从根网桥发出后&＃xff0c;通过该接口进入时最小的cost值&＃xff1b;
• 入向cost值相同&＃xff0c;比较该接口对端设备的BID&＃xff0c;小优
• 对端BID也相同&＃xff0c;比较该接口对端设备的接口的PID&＃xff1b;先优先级小&＃xff0c;若优先级一致&＃xff0c;编号小
• 连对端PID也相同&＃xff0c;比较本地PID&＃xff0c;小优&＃xff1b;

PID&＃61;端口ID
接口优先级&＃xff08;0-240&＃xff0c;步长16&＃xff0c;默认128&＃xff09;
接口编号

【3】 指定端口&＃xff0c;在每一段存在STP的物理链路上&＃xff0c;有且仅有一个&＃xff1b;转发来自根网桥的BPDU&＃xff0c;同时可以转发用户流量&＃xff08;不阻塞&＃xff09;&＃xff1b;默认根网桥上所有接口为指定端口&＃xff1b;

1. 比较从根网桥发出后&＃xff0c;通过该接口进入这段链路时的cost值最小&＃xff08;出向&＃xff09;
2. 若出向cost值相同&＃xff0c;必须本地的BID&＃xff0c;小优&＃xff1b;
3. 本地BID相同&＃xff0c;比较本地的PID&＃xff1b;
4. 本地PID&＃xff0c;相同&＃xff0c;直接阻塞该端口&＃xff1b;
   【4】非指定端口&＃xff08;阻塞端口&＃xff09;当以上所有角色全部选举完成后&＃xff0c;剩余没有任何角色的接口为非指定&＃xff1b;
   该接口逻辑阻塞&＃xff0c;实际可以接收到信息&＃xff0c;但不转发&＃xff1b;

cost值&＃xff1a;不同带宽 存在不同cost

[SWA]stp pathcost-standard ? 默认华为使用802.1t标准
dot1d-1998 IEEE 802.1D-1998
dot1t IEEE 802.1T
legacy Legacy

生成协议中&＃xff0c;至少应该将根网桥干涉到汇聚层处&＃xff1b;

接口状态&＃xff1a;

• down&＃xff1a;没有BPDU收发&＃xff0c;一旦可以进行BPDU收发进入下一状态
• 侦听&＃xff1a;强制15s&＃xff1b;所有交换机进行BPDU收发&＃xff0c;选举所有角色&＃xff1b;接口角色为非指定端口直接进入阻塞状态&＃xff1b;若为指定端口和根端口进入下一状态&＃xff1b;
• 学习&＃xff1a;强制15s&＃xff1b; 指定端口和根端口学习所有接口连接设备的MAC地址&＃xff0c;生成MAC表&＃xff1b;之后进入下一状
  态&＃xff1b;
• 转发&＃xff1a;指端端口和根端口进入&＃xff0c;可以转发用户报文&＃xff1b;
• 阻塞&＃xff1a;逻辑阻塞&＃xff1b;

注&＃xff1a;只有到接口进入到转发状态后&＃xff0c;才能为用户转发数据报文&＃xff0c;之前的30s不能转发任何数据&＃xff1b;

收敛时间&＃xff1a;
初次收敛为30s &＃61; 15侦听&＃43;15s学习
结构变化&＃xff1a;

• 存在直连检测&＃xff1a;本地存在阻塞端口&＃xff0c;若其他端口断开&＃xff0c;该阻塞端口马上进入15是侦听&＃xff08;选举&＃xff09;&＃xff1b;结果若为启用&＃xff0c;那么将再进入15s学习—总30s
• 没有直连检测&＃xff1a;本地不存在阻塞端口&＃xff0c;若某个端口断开&＃xff0c;将发送次优BPDU&＃xff08;以本地为根&＃xff09;给其他邻居交换机&＃xff0c;其他交换机无视该数据&＃xff0c;进行20s hold time计时&＃xff0c;到时时阻塞接口进入15s侦听&＃xff0c;15s学习&＃61;总50s

802.1D 缺点&＃xff1a;

• 收敛慢
• 链路利用率低

802.1配置命令&＃xff1a;

[sw1]stp mode stp 修改为802.1d算法&＃xff0c;当下华为默认为MSTP&＃xff1b;
[sw1]stp priority 4096 修改网桥优先级[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp cost ? 修改接口cost值INTEGER<1-200000000> Port path cost[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp port priority ? 修改接口优先级INTEGER<0-240> Port priority, in steps of 16


PVST

cisco私有 基于vlan的生成树协议
在每个vlan内&＃xff0c;存在一棵树&＃xff0c;每个树的工作原理同802.1d一致&＃xff1b;不同vlan的BPDU区别在于优先级&＃xff1b;
优先级&＃61;4096倍数&＃43;vlan id 人为仅可修改4096倍数备份&＃xff0c;且只能修改为4096的整倍
仅支持 trunk干道封装为ISL&＃xff08;cisco私有封装&＃xff09;

PVST &＃43;

在PVST的基础&＃xff0c;兼容802.1q的trunk封装&＃xff1b;且设计了部分的加速&＃xff1b;

• 端口加速&＃xff08;进入层连接用户的接口&＃xff09;
• 上行链路加速-针对直连检测
• 骨干加速—针对次优BPDU

缺点&＃xff1a;1、收敛慢&＃xff08;加速不彻底&＃xff09; 2、树多&＃xff08;仅cisco存在单独的芯片&＃xff0c;友商无法负荷&＃xff09;

快速生成树

cisco的RSTP — 基于vlan的快速生成树 — 一个vlan一棵树 pvst&＃43;的升级
公有RSTP&＃xff08;802.1w&＃xff09; —> 整个交换网络一棵树 802.1d的升级
快速的原理&＃xff1a;

• 取消了计时器&＃xff0c;而是在一个状态工作完成后&＃xff0c;直接进入下一状态&＃xff1b;
• 分段式同步&＃xff0c;两台设备间逐级收敛&＃xff1b;使用请求和同意标记&＃xff1b;依赖标记位的第1和第6位
• BPDU的保活为6s&＃xff1b;hello time 2s&＃xff1b;
• 将端口加速&＃xff08;边缘接口&＃xff09;、上行链路加速、骨干加速集成了兼容802.1d和PVST&＃xff0c;但802.1d和PVST没有使用标记位中的第1-6位&＃xff0c;故不能快速收敛&＃xff1b;因此如果网络中有一台设备不支持快速收敛&＃xff0c;那么其他开启快速收敛的设备也不能快速&＃xff1b;当tcn消息出现时&＃xff0c;不需要等待根网桥的BPDU&＃xff0c;就可以刷新本地的cam表&＃xff1b;

切记:接口默认为半双工时&＃xff0c;即便允许RSTP&＃xff0c;依然基于慢速的802.1D算法来收敛&＃xff1b;

[sw1]stp mode rstp
边缘接口---用于连接PC的接口&＃xff0c;一旦被设定为边缘接口&＃xff1b;将不再进行BPDU的发送&＃xff0c;且不进行STP的收敛&＃xff0c;直接为转发状态&＃xff1b; 但若该接口收到了对端的BPDU&＃xff0c;将失去边缘特性&＃xff0c;重新正常收敛&＃xff1b;
[sw1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp edged-port enable[sw1]stp priority ? 修改网桥优先级INTEGER<0-61440> Bridge priority, in steps of 4096 [sw1]stp root ? 快速定义根网桥角色primary Primary root switchsecondary Secondary root switch[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp port priority ? 修改接口优先级INTEGER<0-240> Port priority, in steps of 16[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp cost ? 修改接口costINTEGER<1-200000000> Port path cost


MSTP/MST/802.1S

华为设备默认使用该协议
继承了快速生成树的基础&＃xff1b; 将多个vlan放置于一个组内&＃xff0c;基于每个组一棵生成树&＃xff1b;
不同组间的BPDU中优先级&＃61; 4096倍数&＃43;组号

[r1]stp mode mstp
默认存在组0&＃xff0c;且所有vlan默认处于该组&＃xff1b;优先级&＃61; 32768&＃43;0
分组
[sw1]stp enable
[sw1]stp region-configuration
[sw1-mst-region]region-name a 所有设备应在一个组内
[sw1-mst-region]instance 1 vlan 1 to 5
[sw1-mst-region]instance 2 vlan 6 to 10
[sw1-mst-region]active region-configuration 激活当前配置&＃xff08;必须配置该指令&＃xff09;


切记&＃xff1a;若将创建某个组&＃xff0c;但该组内的vlan&＃xff0c;在本交换机上没有创建&＃xff0c;同时没有为该vlan服务的接口&＃xff1b;该组将没有任何信息&＃xff1b;整个交换网络中所有设备的分组信息必须完全一致&＃xff1b;

定义本地为组1 的主根&＃xff0c;组2 的备份根
stp instance 1 root primary 优先级修改为0
stp instance 2 root secondary 优先级修改为4096[sw1]stp instance 1 priority ?INTEGER<0-61440> Bridge priority, in steps of 4096[sw1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp instance 1 cost ?INTEGER<1-200000000> Port path cost[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp instance 1 port priority ?INTEGER<0-240> Port priority, in steps of 16