生成树原来这么简单

前言摘要

什么是生成树？

说起生成树你可能会有如下印象

1、解决二层环路
2、防止广播风暴
	广播风暴造成的结果是什么？
		广播报文在两个或多个交换机间大量的、重复的、无休止的传递
	造成广播风暴的原因是什么？
		洪范
		冗余链路
3、防止MAC地址表的不稳定
4、防止数据帧的重复拷贝

​ 如何做到以上四点呢？

​ 即逻辑性的阻塞某个接口

​ 我们都知道树形结构是一种无环的拓扑，在动态路由协议OSPF中使用的SPF算法也是一种树形无环的拓扑算法，那么生成树协议到底是如何阻塞接口进而解决二层环路的，这就要从以下几个维度去分析和考究了；在考究之前，首先要明确以下其工作的位置，生成树协议出生在二层，即OSI模型的数据链路层，TCP/IP协议的网络接口层(TCP/IP将物理层与数据链路层合并为网络接口层)，二层的典型设备交换机，即生成树协议就是在交换机上运行的；此时再来明确一下上面提到的几个维度，分别为如下

1、端口角色

2、端口状态

3、选举过程

下面我就从这几个维度来对生成树协议进行详解分析

​ 且慢，详解分析之前，首先对生成树进行一个大致的分类，即工业标准与Cisco私有；下图提到的基于VLAN的树，看不懂没关系，详解中会有清晰的解释

生成树的作用？

交换机之间存在冗余（备份）路径，以及交换机的泛洪机制，导致交换机之间产生二层交换环路。

​ 造成影响：

​ 1.广播风暴

​ 2.MAC地址表不稳定

​ 3.数据帧的重复拷贝

​ 解决方案：逻辑性阻塞某个接口. 使用STP来逻辑的阻塞某一个接口，使其只接收流量，不发送流量从而防止环路。

下面就是以工业公有的生成树协议为准进行详解生成树协议

一、STP

1.1 背景

又叫做802.1D，这是生成树最开始的形态，现在基本上不使用，原因主要有以下几点

1、基于计时器收敛，速度慢（最长50s）

2、不能进行负载分担

但是也有解决方法，即STP的增强特性

1.2 STP增强特性

1.2.1 portfast 端口加速

	针对交换机的access接口，连接的是终端用户例如router、PC、server （非网桥，交换机）等等，这些不需要运行生成树的接口。
	默认进入listening状态，等待30s进入转发状态.  

部署位置：
在接口上：部署在连接终端的access接口上，若部署在trunk上，则失效
在全局上：spanning-tree protfast default

建议部署在所有接入层的接入设备的接口上

1.2.2 backbonefast 骨干加速

若骨干链路发生故障，下行链路经过50s进入forwarding状态；

为什么是50s？

​ 注意：若骨干链路发生断裂，即SW1与SW2之间的链路出现故障，SW2此时由于不能收到根网桥发来的BPDU，则SW2就认为自己就是根，他就会向SW3发送BPDU（RID与BID都是SW2），此时，对于SW3而言，虽然与SW2连接的链路是阻塞状态，但是还是会一直收到BPDU，SW3一看通过SW1发来的RID比SW2发来的RID更优，则认为SW2发来的是次级BPDU，SW1发来的是优质的BPDU；SW3会一直忽略，虽然是阻塞接口收到的，但是其有义务检测BPDU是否优质，当过去20s后，SW3还是收到SW2发来的次级BPDU，就会进入listening状态，此时向SW2发送一个BPDU，告诉SW2还有一个RID比你优，之后会经过第一个15s进行重新的选举，经过第二个15s进行MAC地址表学习；即需要50s

部署：

​ 启用backbonefast特性，若收到次级BPDU，通过根端口向根网桥发送RIQ查询（询问优质根是否正常），若正常由根网桥返回RIQ应答，描述根正常，则blocking接口进入listening状态，经过30s进入forwarding.

​ SW2向SW3发送次级BPDU，通过自己的根端口向根网桥发送RLQ（根链路查询），根网桥对SW3进行根恢复，告诉它优质根的存在（自己的存在），此时SW3的NDP(非指定端口)变Listening状态，并告诉SW2优质根的存在；SW3与SW2重新进行生成树选举，SW2的指定端口变成RP(根端口)，SW3的阻塞端口变成DP(指定端口)

建议部署在所有的交换机上

1.2.3 uplinkfast 上行链路加速

若上行链路发送故障，阻塞端口进入listening 状态；
因为已经收不到来自根的BPDU，没有20s的blocking到listening，默认等待30s进forwarding 

如下图，若SW3的G0/0/1down掉，即根端口出现故障，那么G0/0/2这个原本是阻塞的端口要切换成根端口需要30s

部署位置：所有的接入层交换机上（有大量阻塞端口上实施）；

部署完成后，有如下的变化，目的是为了离根远一点，即接入层的交换机

交换机的BID优先级会变成32768+4*4096；
Cost增加3000，
uplinkfast enabled

1.2.4 BPDU guard BPDU 防护

目的：为了不让接入层的交换机收到BPDU报文

启用位置： 接入层交换机的portfast接口.

可以全局启用或接口启用（若全局启用，则本交换机上所有启用了portfast接口启用BPDU防护）

接口收到了BPDU之后：处理动作为shutdown（err-disable—BPDUguard）

1.2.5 BPDU filter BPDU 过滤

目的：使接口既不能发送也不能接收任何的BPDU信息，即portfast接口

部署位置： portfast接口

可以全局或接口启用（全局启用仅限于portfast接口）

启用了BPDU filter 接口既不能发送也不能接收任何的BPDU信息，若收到BPDU报文，则直接忽略.

6、root guard 根防护

部署位置： 在可能连接新交换机的接口上实施.

过程：若收到了更优质根ID BPDU报文，则直接丢弃该报文，并将该接口置为boken（root 不一致导致），接口转发行为为blocking，持续30s，若30s之后依然收到，则根被抢占.

若不再收到优质root id 的BPDU ，接口自动恢复

注意： root guard 不能用于需要启用uplinkfast成为root port 的端口上.

7、loop guard 环路防护（以太网）

8、UDLD 单向链路检测（光纤网）

1.3 BPDU

​ 首先介绍以下BPDU，即网桥协议数据单元，这在生成树协议中及其重要，每个交换机通过收发BPDU信息来进行选举于端口状态的确定；BPDU的字段介绍如下图，下面将进行详细的字段介绍

Protocol Identifier：协议 ID＝“0”

Protocol Version Identifier：协议版本标识符，STP 为 0，RSTP 为 2，MSTP 为 3

BPDU Type ：BPDU 类型

​ 0x00：STP 的 Configuration BPDU

​ 描绘本交换机的基本情况(设备情况、接口情况、接口状态情况)

​ 0x80：STP 的 TCN BPDU（Topology Change Notification BPDU）

​ 当生成树选举完成后，某些接口down后，拓扑结构发生变化后，交换机发送的TCN-BPDU

​ 0x02：RST BPDU（Rapid Spanning-Tree BPDU）或者 MST BPDU（Multiple Spanning-Tree BPDU）

Flags：对于“标记域”（Flags），8bits 注意：在802.1D中只用到了两位；而在802.1W S中会用到其他的位

​ 第一个 bit（左边、高位 bit）表示“TCA（拓扑变更确认）”

​ 最后一个 bit（右边、低位 bit）表示“TC（拓扑变更）”

Root Identifier： 网桥 ID 都是 8 个字节——前两个字节是网桥优先级，后 6 个字节是网桥 MAC 地址

Root Path Cost： 根路径开销，本端口累计到根桥的开销

Bridge Identifier：发送者 BID，本交换机的 BID

Port Identifier：发送端口 PID，发送该 BPDU 的端口 ID

Message Age：该 BPDU 的消息年龄

Max Age ：消息老化年龄

Hello Time ：发送两个相邻 BPDU 间的时间间隔

Forward Delay ：控制 Listening 和 Learning 状态的持续时间。

下面将对几个重要的字段进行详解

1.3.1 重要字段详解(BID、RID、COP、PID)

BID：网桥标识符，用于表示该交换机或网桥在该生成树中的唯一性

构成：BID优先级 + mac地址

注意：

PVST、PVRSTP+，构成是BID优先级+VLAN ID(扩展系统ID sys-id-ext)+mac地址

MST，构成是BID优先级+ instance ID + mac地址

BID优先级：默认值为32768，数值范围0-65535（BID优先级数值必须为4096的倍数，范围也可称为0-61440），小优
Mac 地址：本交换机上背板地址池中最小的MAC地址，小优
	交换机本身是没有MAC地址的，这些背板池的MAC地址是给SVI、三层接口用的

RID：根标识符 ，在一棵生成树中表示唯一根，使用最优质的BID表示

BID是干什么的?

​ 用于选举根网桥的，拥有最优BID的交换机为根网桥;其实每个交换机先把自己的BID放到RID里，即都将自己作为根；大家都说比较的是RID，其实呢，比较的是RID里的BID，选举RID小的作为根网桥

COP：Cost of Path，路径开销，描述了本接口到达根的路径开销值，小优；默认根网桥上所有接口的COP值为0，经过不同的链路增加对应的cost

10G万兆-----2

1G千兆--------4

100M百兆-----19

10M十兆-----100

注意：COP的计算是这样的，一个BPDU从根出发是0，每经过一段链路会进行加和，如下进行举例，对于SW2的G0/0/2口而言，其只能从SW3上收到BPDU，即COP就是19+19

PID：端口标识符，用于表示本交换机上接口的唯一性标识

构成： PID优先级+port number

PID优先级：默认为128，数值范围0-255（PID优先级必须为16的倍数，所有范围0-240）,小优
Port number：端口号，表示了本交换机该接口的唯一性，一般为接口的端口号标识，小优

1.3.2 生成时的计时器

Hello 时间： 默认2s，配置BPDU的发送间隔，选举完成后，只有根网桥发送BPDU，其他人只是转发BPDU

Max age ：最大等待时间，默认20s，hello数据包的超时时间以及从blocking进入listening 状态等待时间

Message age ：消息时间，也称消息的老化时间，实际上等于MAC地址老化时间，默认300s，在启portfast等特性时变为15s

Forward delay ：转发延时，默认15s ，在生成树中状态切换间隔

Listening进入learning进入forwarding 时间隔

1.4 工作原理

1.4.1 端口角色

STP的端口角色分为三个，如下所示

根端口：用于接收来自根的BPDU信息，只能存在于非跟网桥之上，并且一个交换机只能存在一个

指定端口：用于发送或转发BPDU信息，存在于每条链路中，一条只能存在一个指定端口，根网桥的所有接口全为指定端口

非指定端口(阻塞端口)：逻辑上打破环路，即阻塞接口

1.4.2 端口状态

STP的端口状态有四个，如下所示

Blocking：不能收发BPDU，不能收发数据，被动等待20s（最大等待时间）进入下一状态

Listening:可以收发BPDU，不能收发数据，进行STP选举，被动等待一个forward delay 15s(转发延时)进入下一状态

Learning:可以收发BPDU，不能收发数据，可以学习BPDU中的源MAC地址（MAC地址学习状态），被动等待一个forward delay 15s进入下一状态

Forwarding:可以收发BPDU和数据，mac地址学习和生成树接口状态切换完成

Blocking、Forwarding状态是最终的状态；而Listening、Learning是中间态；开始时大家都是Blocking状态

1.4.3 选举过程

选举过程为：根网桥–>根端口–>指定端口–>非指定端口

根网桥选举：上面介绍BPDU中已经提到了，即每个交换机首先将自己作为根网桥，将自己的BID放到RID里，将自己所有的端口作为指定端口，向其他交换机发送给BPDU，这时拥有最小的BID者成为真正的根网桥

总结：拥有最小的BID者为根网桥

根端口选举：首先根端口是用于接收来自根网桥上的指定端口发送的BPDU信息的，这说明了根端口只能存在于非根网桥之上，且一个交换机只能存在一个根端口

1、COP—到根网桥最小的cost

2、BID—发送方最小的BID(谁给我的BPDU)

​ 注意：非根网桥在转发BPDU时，会将自己的BID放到BPDU中，即RID是根的BID，BID是自己的BID

3、PID—发送方最小的PID、若还是不能比较(其实还有优先级可以比较)，则选本地最小的PID

举例说明：

1、SW3上选举根端口，COP小则优

2、SW4上选举根端口，发送方BID小则优

3、SW2上选举根端口，发送方的PID小则优

4、SW2上选举根端口，本地的PID小则优

指定端口选举：用来转发或发送BPDU的；首先，根网桥的所有端口都是指定端口，一条链路中有且仅有一个指定端口，对于非根网桥的指定端口的选举如下

1、本交换机所在的根端口的COP，小优

2、BID—本地交换机的BID小者为指定端口，小优

2、PID–本地交换机的OID小者为指定端口，小优

举例说明：

1、SW4与SW5连接的链路进行指定端口的选举，首先比较本交换机上的根端口的COP，小优

2、SW2与SW3的链路进行指定端口的选举，COP相同，则比较BID，小优

3、SW2上选举指定端口，由于是一个设备所以COP、BID相同，只能比较PID；G0/0/2的PID小于G0/0/3，则其为指定端口

非指定端口的选举：根端口与指定端口选举完成后，剩下的就是非指定端口，即阻塞端口

1.4.4 角色与状态的结合

Blocking-listening（20s） 选举根桥、根端口 （剩下的接口都是指定接口）

Listening-learning（15s） 选举指定接口与非指定接口（被阻塞）

BPDU从出到回的时间为15s，所以选举端口的时间为15s；这就是Forward delay ：转发延时，默认15s ，在生成树中状态切换间隔

Learning-forwarding（15s）学习MAC转发表

1.5 生成树拓扑结构变化

​ 生成树选举完成后，新增或删除链路时，称为拓扑结构发生了变化；此时由本交换机上的根端口向根网桥发送TC-BPDU(拓扑变更BPDU)；当根网桥收到此BPDU后，开始重新进行收敛，收敛完成后，根网桥向发送TC-BPDU的交换机发送一个TCA-BPDU(拓扑变更确认BPDU)

1.6 STP控制

1.6.1 修改BID、COP、PID

Cisco是基于VLAN进行修改的

修改根网桥，即修改BID，BID由BID优先级+MAC地址

若设置主根的话，优先级就是32769-4096*2；备根就是32768-4096

修改根端口，修改COP、PID(真机上是16的倍数，模拟器上是64的倍数)

1.6.2 修改时间

在讲述下一个生成树的协议之前，要明确其为什么出现，显而易见，因为STP存在诸多的缺点，随便拉出来一个很难让人接受

1、基于计时器收敛，速度太慢

最慢得50s，即从阻塞状态开始算起；最快30s，即接口不需要进行BPDU的接收，如portfast接口

2、不能进行负载分担

我们都知道负载是网络当中及其重要的组成部分，可以分流，可以降低设备的负荷等等，而STP并不存在傅瓒分担的特性

PVST

优点：简单、支持负载分担

缺点：收敛速度慢，生成树数量较多

二、RSTP

2.1 产生

解决STP的收敛时间过于长

如何解决STP的收敛时间？

概述：

1、STP中的Blocking-Listening其实就是为了选出根网桥而设定的，那么可以将这两个状态合并一下

2、Forward delay 15s的选举时间太慢，只能从这里动刀子，即增加一种预约机制，或者说备胎机制；将来出现故障后，直接上位顶替，就不存在选举了

详细：

1、discarding状态

2、增加两个端口角色；替代端口（AP）、备份端口（BP）

3、PA机制，即分布式收敛

2.2 BPDU

• ​ 在 BPDU 的格式上，除了保证和 STP 格式基本一致之外，RSTP 作了一些小的变化。一个是在 Type 字段，配置 BPDU 类型不再是 0 而是 2；版本号也变成了 2。所以运行 STP 的交换机收到该类 BPDU 时会丢弃

• 另一个变化是在 Flag 字段，把原来保留的中间 6 位使用起来。这样改变了的配置 BPDU 叫做 RST BPDU

• RSTP Flag 字段格式：

  

  Bit7：TCA Topology Change Acknowledge 拓扑变更确认
  Bit6：Agreement  同意
  Bit5：Forwarding 转发状态
  Bit4：Learning	学习状态
  Bit3 和 Bit2：Port Role端口角色
  	00：Unknown 	未知
  	01：Alternate/Backup 替代端口/备份端口
  	10：Root Port 根端口
  	11：指定端口
  Bit1：Proposal	请求
  Bit0：TC Topology Change 拓扑变更
  
  1，6 用来生成树选举
  2，3 描述端口角色
  4，5 描述端口状态
  

抓包查看帧格式，比较STP与RSTP

STP

RSTP

2.3 工作原理

2.3.1 端口角色

根端口（RP）：与STP的相同

指定端口（DP）：与STP的相同

替代端口（AP）：因为竞选根端口而失败，就叫做替代端口，为根端口做备份；将来成为根端口

备份端口（BP）：因为竞选指定端口而失败，就叫做备份端口，为指定端口做备份；将来成为指定端口

注意：AP、BP替代的都是本交换机上的端口角色的

RSTP中定义的端口角色，但是这个功能十分的鸡肋

边缘端口：edge port ，非trunking，access接口, 对于这种不做生成树选举的端口直接进入forwarding状态；但是需要手工开启

非边缘端口：nonedge port ，trunking 接口

2.3.2 端口状态

Discarding ：丢弃状态，不转发数据帧，不学习MAC地址表，能发BPDU，只选端口

Learning：学习状态，不转发数据帧，但是学习MAC地址表，参与计算生成树，收发BPDU

forwarding：转发状态，正常转发数据帧，学习MAC地址表，参与计算生成树，收发BPDU

注意：在802.1W中为了加快收敛，初始时所有的交换机都是discarding状态，即都可以发送BPDU

2.3.3 PA机制–选举过程

概述：

​ 交换机在启动后端口会都是转发端口，状态都是discarding，然后相互发送带porposal位的请求给对方，交换机再通过比较接收的BPDU判断选举根桥，其他交换机为防止临时环路，端口状态都是discading，根桥会发送porposal的协商请求，非根桥收到后会将端口状态变为forwarding然后回复agreement BPDU

详细举例：

​ 刚开始时，大家都将自己作为根向所有人发送RID是自己的BID的BPDU，SW1向SW2发送BPDU 并将自己的proposal位置为1，SW2收到此P位为1的BPDU后，将自己所有的接口阻塞，然后判断是否此RID优于自己，很明显是优于自己的，然后SW2向收到P建议的接口发送A回应，将回应的接口由阻塞状态变为转发状态。并从其他接口将P建议蔓延下去，如果下一个交换机没有回应A，那么发送的这个接口就会保持原状（阻塞状态）；

2.4 定义链路类型

802.1W中定义了链路类型：在P2P中才可以启用RSTP，在shared中不支持RSTP，向下兼容为STP

P2P：点对点链路类型

Shared ：共享性链路类型

什么时候链路类型为P2P、shared？

​ 全双工链路上(G口、GE口、F口) 100M百兆、 1000M千兆、10G万兆

​ 半双工链路上(E口以太网链路) 10M十兆

2.5 802.1W的重收敛

​ 由于802.1W中每个交换机都有发送BPDU的能力，出现拓扑变化的交换机会自己发送TC-BPDU；

​ 而802.1D则十分的慢，过程如下，由本交换机上的根端口向根网桥发送TC-BPDU(拓扑变更BPDU)；当根网桥收到此BPDU后，开始重新进行收敛，收敛完成后，根网桥向发送TC-BPDU的交换机发送一个TCA-BPDU(拓扑变更确认BPDU)

2.6 特点

1.自动集成uplinkfast

2.支持portfast（需要自己手工开启）

3.自动集成backbonefast（节约50s）

4.所有交换机都发送config-BPDU

5.配置BPDU超时时间为6s

6.RSTP重收敛是分布式的(类似与EIGRP的DUAL算法)

三、MSTP

3.1 产生

​ MSTP 使用多生成树桥协议数据单元 MST BPDU（Multiple Spanning Tree Bridge Protocol Data Unit）作为生成树计算的依据。 MST-BPDU 报文用来计算生成树的拓扑、维护网络拓扑以及传达拓扑变化记录

解决了STP、RSTP的负载分担

如何解决？

​ 采用多颗树来实现负载分担，引入一个概念，即实例；一个实例一棵树，可以将不同的VLAN划分到实例中，这样就能实现流量的负载分担、链路的冗余备份

3.2 BPDU字段详解

MSTP的BPDU帧格式

注意：

无论是域内的 MST BPDU 还是域间的，前 35 个字节和 RST BPDU 相同；从第 36 个字节开始是 MSTP 专有字段。最后的 MSTI 配置信息字段由若干 MSTI 配置信息组连缀而成

虽然在详解STP时已经对BPDU字段进行了解释，这里简单回顾一下，重要说明的是从36字节以后的MSTP专有字段

ProtocolIdentifier：协议标识符

Protocol Version Identifier：协议版本标识符，STP 为 0，RSTP 为 2，MSTP 为 3

BPDU Type ：BPDU 类型，MSTP 为 0x02。
0x00：STP 的 Configuration BPDU

​ 0x80：STP 的 TCN BPDU（Topology Change Notification BPDU）

​ 0x02：RST BPDU（Rapid Spanning-Tree BPDU）或者 MST BPDU（Multiple Spanning-Tree BPDU）

CIST Flags ：CIST 标志字段

CIST Root Identifier：CIST 的总根交换机 ID

CIST External Path Cost：CIST 外部路径开销指从本交换机所属的 MST 域到 CIST 根交换机的累计路径开销；CIST 外部路径开销根据链路带宽计算

CIST Regional Root Identifier：CIST 的域根交换机 ID，即 IST Master 的 ID。 如果总根在这个域内，那么域根交换机 ID 就是总根交换机 ID

CIST Port Identifier：本端口在 IST 中的指定端口 ID

Message Age BPDU ：报文的生存期
Max Age ：BPDU 报文的最大生存期，超时则认为到根交换机的链路故障
Hello Time ：Hello 定时器，缺省为 2 秒
Forward Delay ：转发延时，缺省为 15 秒

36字节开始的MSTP专有字段

Version 1 Length ：Version1 BPDU 的长度，值固定为 0
Version 3 Length ：Version3 BPDU 的长度

MST Configuration Identifier：MST 配置标识，表示 MST 域的标签信息，包含 4 个字段

Configuration Identifier Format Selector：固定为 0
Configuration Name：“域名”，32 字节长字符串
Revision Level：2 字节非负整数
Configuration Digest：利用 HMAC-MD5 算法将域中 VLAN 和实例的映射关系加密成 16 字节的摘要
注意：只有 MST Configuration Identifier 中的四个字段完全相同的，并且互联的交换机，才属于同一个域

CIST Internal Root Path Cost ：CIST 内部路径开销指从本端口到 IST Master 交换机的累计路径开销。CIST 内部路径开销根据链路带宽计算
CIST Bridge Identifier：CIST 的指定交换机 ID
CIST Remaining Hops：BPDU 报文在 CIST 中的剩余跳数

MSTI Configuration Messages (may be absent)：MSTI配置信息。每个MSTI的配置信息占16bytes，如果有n个MSTI就占用n×16bytes。单个MSTI Configuration Messages 的字段说明如下：

​ MSTI Flags：MSTI 标志
​ MSTI Regional Root Identifier：MSTI 域根交换机 ID
​ MSTI Internal Root Path Cost：MSTI 内部路径开销指从本端口到 MSTI 域根交换机的累计路径开销
​ MSTI 内部路径开销根据链路带宽计算
​ MSTI Bridge Priority：本交换机在 MSTI 中的指定交换机的优先级
​ MSTI Port Priority：本交换机在 MSTI 中的指定端口的优先级
​ MSTI Remaining Hops：BPDU 报文在 MSTI 中的剩余跳数

3.3 部署

MST 配置要求：

1.具有相同的域名 name

2.regin 值相同 revision

3.实例映射相同 instance 树的标识（16-64），有点像VLAN1 —>默认所有VLAN 都属于instance 0

3.3.1 说明

1、以上三者都相同则表示在同一个MST域

2、整个MST域的生成树由主根的实例0来维护，每个区域内由自己根的实例0的来维护生成树

3、区域间的生成树叫CST、区域内的生成树叫IST、整个区域叫CIST、不支持MSTP的设备，自己成为一个区叫做SST

4、Cisco与Huawei对接时需要修改cost计算的方式

如何分辨多颗生成树的BPDU？

通过BID参数；优先级+MAC优先级是4096的倍数

例如: 4097=4096+1 4096是优先级，1 就是树的标识，2=0+2 0是优先级2是树的标识。在这里树的标识被称之为instance实例。与vlan的情况相似-默认情况下所有vlan都属于instance 0，其他实例需要手动创建，然后把vlan划入对应的实例。

3.3.2 注意

1、要将实例0放到核心交换机上

2、在Trunk干道上要allow实例1中的VLAN

3.3 兼容性

向下兼容：

在不同MST域之间使用802.1W 快速生成树

MST与运行802.1W交换机之间运行802.1W

MST与运行802.1D交换机之间运行802.1D

注意：在MST交换机工作在非MST上，默认使用MSTinstance 0 的BPDU与其他版本进行生成树的选举

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3.4 优点

1、采用单树变为多树，减少了单台交换机的计算负荷

2、每一个实例只有实例0的根才能转发BPDU，即只有实例0的根才能参与整个大树的选举；可以将每个实例都当作是一个交换机，如下图，路逻辑上就变成了三个交换机

四、总结所有生成树

归结到底，就是生成树的缺点

1、线路利用率低

2、路径不能做到最优，只能做到相对优

3、不能再一颗树上做冗余

不适合大型数据中心的交换网络场景，因为数据中心存在大量的横向流量，即内部交互的流量；而传统企业基本上都符合二八定律

二八定律：80%的流量是要出去的，20%的流量是在内部的

问题：

1、RSTP与MSTP的BPDU帧格式中比STP多了什么？

​ STP的Flags字段的8bits只用到了两位，即最高位的“TCA（拓扑改变响应）”，最低位的“TC（拓扑改变）”；而RSTP的Flags中用到了中间的6位，如下图所示

详细说明其FLags字段

Bit7：TCA Topology Change Acknowledge 拓扑变更确认
Bit6：Agreement  同意
Bit5：Forwarding 转发状态
Bit4：Learning	学习状态
Bit3 和 Bit2：Port Role端口角色
	00：Unknown 	未知
	01：Alternate/Backup 替代端口/备份端口
	10：Root Port 根端口
	11：指定端口
Bit1：Proposal	请求
Bit0：TC Topology Change 拓扑变更

1，6 用来生成树选举
2，3 描述端口角色
4，5 描述端口状态

2、BID与RID的区别？

BID：网桥标识符，用于表示该交换机或网桥在该生成树中的唯一性

构成：BID优先级 + mac地址

注意：

PVST、PVRSTP+，构成是BID优先级+VLAN ID+mac地址

MST，构成是BID优先级+ instance ID + mac地址

BID优先级：默认值为32768，数值范围0-65535（BID优先级数值必须为4096的倍数，范围也可称为0-61440），小优
Mac 地址：本交换机上背板地址池中最小的MAC地址，小优

RID：根标识符 ，在一棵生成树中表示唯一根，使用最优质的BID表示

BID是干什么的?

​ 用于选举根网桥的，拥有最优BID的交换机为根网桥;其实每个交换机先把自己的BID放到RID里，即都将自己作为根；大家都说比较的是RID，其实呢，比较的是RID里的BID，选举RID小的作为根网桥

3、简述 STP（802.1D）的作用及工作原理. RSTP（802.1W）收敛速度为什么比 802.1D 快？有哪些方面？

4、 MSTP 原理？