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DCN-TS06 生成树协议原理和配置 Version 1.0 学习目标 学习完本课程，您应该能够： 了解STP产生的背景 掌握STP、RSTP、MSTP的工作原理 掌握生成树协议的配置 掌握生成树在不同应用环境下部署方法 课程内容 网桥基本原理 自动学习站点的地址信息，建立相应的表项 按照特定的规则对报文进行处理 环路的产生 我们的解决方案 方案设想：如果我们可以通过某种技术阻断冗余链路以消除网络中可能存在的环路，当活动链路出现问题的时候，冗余链路可以自动激活从而保证网络的连通性就可以达到我们的目的; 实现技术：STP（Spanning Tree Protocol） STP是一个二层协议，使用一种特殊的目的的算法用来发现网络中的物理环路并产生一个逻辑上无环的拓扑 课程内容 STP算法基本原理 网桥之间通过互相传递BPDU交互信息 根据BPDU提供的信息，通过下列措施避免环路 从参加计算的所有网桥中，选出一个作为根桥 为每个非根网桥选择一个根端口，该端口到根桥的路径是此网桥到根桥的最佳路径 为每个物理段选出离根桥最近的那个网桥作为指定网桥，该指定网桥到该物理段的端口作为指定端口，负责所在物理段上的数据转发 既不是指定端口也不是根端口的端口置于阻塞状态 STP作用示意图 SW1/SW2/SW3以ROOT 为根，阻断至BLOCK的链路，见红色虚线 BPDU介绍 BPDU也被称作桥协议数据单元 主要内容包括： 根网桥的标识（Root ID） 从指定网桥到根网桥的最小路径开销（Root Path Cost） 指定网桥的标识 指定网桥的指定端口的标识 可以用（RootID，RootPathCost，DesignatedBridgeID，DesignatedPortID）表示 BPDU报文格式 DMA:目的MAC地址 配置消息的目的地址是一个固定的组播地址（0x0180c2000000） SMA:源MAC地址 即发送该配置消息的桥MAC地址 L/T:帧长 LLC Header:配置消息固定的链路头 Payload:BPDU数据 BPDU交互过程 当一个网桥第一次被激活时，其上所有端口每隔2秒（默认Hello Time）发送一次BPDU 网桥将各个端口收到的BPDU和自己的BPDU做比较，得出优先级最高的BPDU 网桥用优先级最高的BPDU更新本身的BPDU，完成以下主要工作： 选择根网桥RootID 计算到根桥的最短路径开销Root Path Cost 选择根端口Root Port 选择指定端口 网桥从指定端口发送新的配置消息 STP几个重要概念 网桥ID：由一个8字节域构成（网桥优先级：MAC地址）,较低值总是优先 网桥优先级：由一个10进制数表示，其值的范围是0-65535（默认是32768） 路径开销：用来决定到根交换机的路径，较低的值总是优先 端口ID：由一个2字节域构成（端口优先级：MAC地址），较低的值总是优先 端口优先级：由一个10进制数表示，其值的范围是0-256（默认是128） 根端口：非根网桥按照路径开销最靠近根网桥的端口 指定端口：一个网段按照路径开销最靠近根网桥的端口 STP收敛过程 选举一个根交换机 选举根端口 选举指定端口 端口状态 STP定时器 STP状态机 TCM报文传播 临时环路问题 环路产生：当拓扑结构发生变化，BPDU要经过一定的时延才能传播到整个网络，在所有网桥收到这个变化的消息之前： 若旧拓扑结构中处于转发的端口还没有发现自己应该在新的拓扑中停止转发，则可能存在临时的回环； 若旧的拓扑结构中阻塞的端口还没有发现自己应该在新的拓扑结构中开始转发，则可能造成网络暂时失去连通性。 规避方法：引入Forward Delay（BPDU传播到整个网络的最大时延） 设计中间状态：处于中间状态的端口只是学习站点的地址信息，但不转发数据 端口从阻塞状态经过Forward Delay的延时后进入中间状态 再经过Forward Delay的延时后才能进入转发状态 STP存在的问题 端口从阻塞状态进入转发状态必须经历两倍的Forward Delay时间，所以网络拓扑结构改变之后需要至少两倍的Forward Delay时间，才能恢复连通性 如果网络中的拓扑结构变化频繁，网络会频繁地失去连通性，这样用户就会无法忍受 RSTP演进 RSTP是从STP演化而来的，基本思想一样 当交换网络拓扑结构发生变化时， RSTP可以更快地恢复网络的连通性 RSTP只有3种端口状态，具备STP的所有功能 RSTP与STP端口状态对比 RSTP的改进 如果旧的根端口已经进入阻塞状态，而且新根端口连接的对端交换机的指定端口处于Forwarding状态，则在新拓扑结构中的根端口可以立刻进入转发状 指定端口可以通