STP知识点小结

 

STP 基本概念

一、标准： 802.1d

二、作用：解决二层环路问题

三、算法：STA

四、BPDU :a、配置BPDU：稳定是有根网桥周期性发出（2s）

      b、TCN BPDU：网络发生拓扑变更时有网桥发出

           i.              网桥ID=网桥优先级+MAC地址

         2字节      6字节

         ii.              默认的优先级是32768    范围是0—65535

        iii.              Flag字段

iv.              TCA

v.

vi.

vii.

viii.

ix.

x.

xi.              TC

五、STP工作模式：

ＰＶＳＴ：一个ｖｌａｎ对一棵生成树　　ｃｉｓｃｏ私有，ISL封装

CST：公共STP模式，所有vlan对应一个STP实例 IEEE 802.1q封装

PVST+：一个vlan对应一个STP实例  支持802.1q封装

六、STP时间参数：hello time ：2s 最大老化时间 20s 转发延迟 15s

注意：当网络拓扑稳定后，计时器只有在根网桥上修改才能有意义。

 

 

STP操作

一、端口角色：根端口  指定端口  阻塞端口

端口状态: 禁闭  阻塞  侦听学习  转发

注意：STP中尾巴端口角色与端口状态明确区分，基本以状态来进行拓扑收敛

 

状态	收BPDU	发BPDU	学习MAC	收/发数据
禁用	X	X	X	X
阻塞	√	X	X	X
侦听	√	√	X	X
学习	√	√	√	X
转发	√	√	√	√

 

二、STP收敛过程：

1、 选择根网桥：在所有参与选举的网桥中选举出网桥ID最小的网桥为根网桥首先看优先级越小越优先，再看MAC地址

2、 选择根端口：在所有非根网桥上选择一个到根网桥距离最近的端口。

A、端口到根网桥的COST

B、发送方的网桥ID

C、发送方的port-ID

3、 选择选择指定端口：在每条链路两端选择一个端口指定端口

A、网桥到根网桥的COST（注意比较2中的COST区别）

B、链路两端谁的网桥ID小，谁上面的端口就是指定端口

C、链路两端谁的端口ID小，谁上面的端口就是指点端口

4、 阻塞其他端口

 

STP拓扑变更

一、交换机发送TCN BPDU的条件：（下列的条件满足一个即可）

1、对于处于转发或监听状态的端口，它过度到阻塞状态（链路故障的时候）

2、 端口进入转发状态，并且网桥已经拥有指定端口

3、 非根网桥在他的指定端口接收到TCN（传播TCN被发送）

A、指定网桥接受TCN，并且通过立即发回一个TCA置位的配置BPDU确认TCN在确认之前，负责通知拓扑变更的网桥将连续发送TCN BPDU。

B、根网桥一旦意识到网络发生变更，就发送TC置位的BPDU，接收到ＴＣ置位的BPDU的网桥感知发生变更，吧ＭＡＣ地址的生存时间降低到转发延迟计时器数值（原来为３００ｓ）

二、扩展PVST+（没vlan一个生成树）

通过修改端口开销或网桥端口优先级来提供负载均衡

Catalyst4500交换机的mac地址池包括64个MAC地址一般情况下Catalyst 交换机的MAC Add-pool最多可容纳1024个地址

三、拓扑变更实例：（图中为指定端口为根端口为阻塞端口）

1、 当1链路down，sw2直接拓扑变更端口立即变为根端口此时为侦听状态（发送TCN BPDU），接收SW3 的最佳BPDU，等待15s变为学习状态再过15s变为转发状态。

2、 当2链路down，SW3 收不到根发的BPDU，就发送以自己为根的次佳BPDU，SW2 收到后比较与SW1 收到的ＢＰＤＵ。证明了根还在，便不处理ＳＷ３　的　BPDU等待20s最大老化时间后，变为侦听过了15s变为学习状态，再过15s后为转发状态。同时ＳＷ１自己能感知拓扑变化，发送TC置位的BPDU，SW2 20s 后发送Tc置位的BPDU给SW3

3、 当3 down，SW3发送TCN BPDU SW1收后发ＴＣ置位的BPDU SW2、SW3刷新MAC表。

四、     STP高级特性：

1、 portfast：配置了此特性的端口能立即进入fowarding状态。一般用于PC或SERVER的接入。

注意：portfast特性能一直拓扑变更通告。

2、 uplinkfast：一般是在直接拓扑变更中，阻塞端口直接变成转发状态，时间为0-5s

当1链路down之后，直接变为根端口并处于forwarding状态（sw2上挂着多台ＰＣ机）

配置命令： spanning-tree uplinkfast

     注意：

a、 如果网桥优先级的开销为默认值，uplinkfast特性能够将网桥优先增加到49152，端口开销增加3000

b、 Uplinkfast特性也能抑制发往根网桥的TCN消息。交换机发送伪多播帧（即SW2发送所有ＰＣ的ＭＡＣ地址的数据包，让sw1 sw3刷新MAC表，把旧端口移到新端口上）

3、backbonefast：  针对简介拓扑变更，时间由50降到30s

注意：当配置backbonefast特性时，要求在网络中的每台交换机上启用backbonefast特性。

例如：

当3链路down了，SW3发送次佳BPDU给SW2，SW2发送RLQ BPDU给根网桥，确原来的根是否还存在，根网桥给予回应，SW2的变为侦听状态重新收敛。

如果新增加SW4（在SW2的下面）因为SW2已经认定SW3为指定网桥，backbonefast特性不会对这种情况产生影响SW4会进行正常STP收敛。

五、     STP保护特性：

1、 BPDU Guard

作用：对于配置了BPDU保护特性的portfas端口如果接收到BPDU时，BPDU防护能是其进入“err-diable”状态。只能用手工启用后设置超时时间。

命令：spanning-tree protfast bpdugaurd

2、 BPDU filter：

作用：启用BPDUfilter功能可以防止Catalyst交换机在启用portfast特性的接口上发送BPDU，配置了BPDU filter的SW不会发送任何的BPDU，并丢弃所有接收到的BPDU

注意：BPDU filter的优先级高于BPDU Guard

3、 ROOT guard：能将接口强制成为指定端口

  如果网桥在启用跟防护的端口上接收到更优的ＢＰＤＵ则进入“不一致根”的ＳＴＰ状态并且不会从该端口转发流量，不处理该ＢＰＤＵ。当移走新SW时，此端口又正常收敛，恢复过程是自动的。

接口下敲命令： spanning-tree guard root

4、 环路防护（loop guard）：防止单向链路所导致的STP故障

当SW3到SW2 的单向链路down，经过最大寿命时间后，SW2 上的→侦听→学习→转发  继而出现环路。启用环路保护后，经过最大寿命时间后 SW2的将处于“不一致环路”状态（相当于阻塞）不转发任何流量。

  命令：spanning-tree guard loop

注意：环路防护不能和根防护共存于相同端口

5、 积极模式UDLD和环路防护：

区别：对于指定SW中软件问题不能发送BPDU所导致的故障。积极模式ＵＤＬＤ不能检测到它。ＵＤＬＤ主要检测由硬件故障造成的环路。