stp spanning tree protocol生成树协议

为了提高网络可靠性交换网络中通常会使用冗余链路(多条链路当一条链路)。然而，冗余链路会给交换网络带来环路风险，并导致广播风暴以及MAC地址表不稳定等问题，进而会影响到用户的通信质量。生成树协议STP(·Spanning Tree Protocol)可以在提高可靠性的同时又能避免环路带来的各种问题。

为什么会出现环路 冗余(双或多)链路会给交换网络带来环路 从而导致广播风暴及交换机的mac地址表不稳定问题

环路 的 广播风暴 比如arp广播包 广播包泛洪 转圈了 出不去了 主机会收到相同的数据帧 严重影响交换机性能 带宽占用多

环路 的 mac地址表振荡 同一个mac 一会儿和接口1形成mac地址表项 一会又和接口2形成mac地址表项 这样来回振荡不稳定

stp原理 通过阻塞端口来消除环路 且能实现链路备份冗余的目的 都是stp自动完成的

概念

生成树 生成一棵树 树是什么模样 树没环 概念名字描述很准

根桥ROOT(交换机也叫桥)  在所有交换机中选 交换机启动stp功能后 都认为自己是根桥  要选举 选举办法 比较交换机优先级(默认32768可改)+交换机的mac(每交换机都有)=BID BID越小越优先 交换机的mac在转发数据是没用 但选举根桥时有用

非根桥(交换机) 非根桥 是根桥之外的所有交换机 非根桥要选一个 根端口

根端口 R在非根交换机的所有处于转发状态(UP)的端口选 一段链路RPC(root path cost)是20000 见下图 对于B交换机 g0/0/1的RPC是2000 G0/0/2是40000所以G0/0/1是根端口 同理对于SWC交换机 G0/0/1也是根端口 到自己的RPC是0

什么时候 用到对端BID呢 当交换机D的2个端口的RPC一样时 用对端交换机的BID 即桥ID 即交换机的优先级+交换机MAC的值 见下图(二) 即D交换机接口1和2对端交换机的BID 哪个对端BID小 哪个交换机对应的D交换机的端口就为根端口

什么时候用对端PID(port id)见图三 RPC比不不出时 对端BID也比不出来 时用对端PID=优先级32768默认+端口号

本端PID 见图四 同一交换机用一根线插2接口上时(错了) 既然有根端口了 是选指定端口D 用本端PID 还有就是 Root交换要->HUB-2线接交换机B的2个端口 这2个端口只能用本端PID来选一个根端口

所以选根端口原则 (1)先比RPC  (2)RPC比不出来用对端交换机的对端BID  (3)对端PID (4)本端PID 按1234方式依次比 肯定能比出根端口 场景图见下

每条链路 选一个指定端口

指定端口D 选举原则 RPC(根路径开销) 本端BID PID 值小的为指定端口D (选根端口看对端BID/PID)

阻塞端口 即不是指定端口 也不是根端口 的备份端口 被阻塞 不转发数据

 

 

 

STP实验 

缺省华为等的生成树stp是开启的 为实验观察广播风暴 需要手动关闭stp 命令:stp disable或undo stp enable 通过抓包(随意交换链路不是连pc的链路) 会发现大量广播包 且交换机mac地址表是flapping震荡 不稳定 一会从这口学到一会从那口学到

stp enable三个交换机后, 广播风暴就没有了 会进行根桥 非根桥  及端口角色(根端口 指定端口 阻塞端口的选举)

抓包看到协议是stp 报文是BPDU

默认stp为mstp

改为标准stp(802.1D) stp mode stp

display stp brief 看端口角色

stp priority 0 (默认是32768) 会重新进行选举根桥 +4096(一跨)

RPC root path cost 根路径开销 到根桥的总开销

BID bridgh id

PID port id

端口状态 的变迁 目的是防环 802.1D就是讲的生成树STP

forwarding

learning

listening 选举成RP根端口 DP指定端口时

blocking应该是discarding 端口初始化

disable 没插网线

选举根桥  非根桥 及各种端口 就是通过互传BPDU

BPDU数据报文 包含BID RPC PID 计时器等参数 通过BPDU中这些参数来选举根桥 非根桥 各种端口角色

只有根交换机会发送BPDU报文 2秒发一次 会发送给所有交换机 过一个交换机AGE+1 不能大于最大AGE(系统) 大于会被交换机丢弃

直连链路故障

非直连链路故障