对于STP、RSTP、MSTP你懂了吗?原理,BPDU分类,端口角色以及状态改变详解

对于STP、RSTP、MSTP你懂了吗?原理,BPDU分类,端口角色以及状态改变详解

  • 前言
  • 一、概述
    • 1.1:MAC地址三元素
    • 1.2:交换机工作原理
    • 1.3:环路引起的问题
    • 1.4:STP生成树的作用
    • 1.5:BPDU网桥协议数据单元
    • 1.6:BPDU的功能
    • 1.7:BPDU的分类
    • 1.8:选举根交换机的规则
    • 1.9:端口角色
    • 1.10:端口状态描述
    • 1.11:选举根端口、指定端口的规则
    • 1.12:选根桥的方式
    • 1.13:查看谁是根网桥
  • 二:RSTP和MSTP
    • 2.1:开启快速生成树方法
    • 2.2:MSTP
    • 2.3:MSTP配置方式
    • 2.4:关闭调试提示及永不超时

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前言

为什么要有生成树协议?

因为当有环路存在时,广播的发送会引起全网的广播风暴,因此需要打破路生成的条件,而生成树协议就是解决二层广播风暴的重要手段,另外我们会阻塞一些端口,打破环路生成条件,当链路出现问题时,这些被阻塞的端口可以过渡到转发状态,实现链路的备份的作用

一、概述

1.1:MAC地址三元素

MAC地址,端口号,vlan

1.2:交换机工作原理

1、基于源MAC地址学习

2、基于已知目标MAC地址转发

3、当目标MAC地址未知时,泛洪处理

4、交换机收到广播/组播帧时,无条件泛洪处理

5、交换机一个接口可以学习多个MAC地址

6、交换机学习到同一个MAC地址,但是是从不同的端口学习到的,此时,将此MAC与后学习到的端口绑定起来。

1.3:环路引起的问题

1、广播风暴

2、MAC地址表震荡

1.4:STP生成树的作用

1、消除环路

2、链路备份

1.5:BPDU网桥协议数据单元

  • STP的各种选举是通过交换BPDU报文来实现的,BPDU是直接封装在以太网帧中的。(802.3+802.2)

  • 对于参与STP的所有SW,它们都通过数据消息的交换来获取网络中其他SW的信息,这种消息就被称为BPDU。

  • BPDU是直接封装在二层的协议

1.6:BPDU的功能

1、选举根桥

2、确定冗余路径的位置

3、通过阻塞特定端口来避免环路

4、通告网络的拓扑变更

5、监控生成树的状态

BPDU每2S由根桥发送一次。(拥有最小bridge-id的交换机成为根桥)

最初的网络,每个SW都认为自己是根桥,都会发送BPDU,比较Lowest BID,选举出一个根桥,此时就只有根桥发送BPDU。非根桥只进行转发,转发时只修改bridge-id和cost字段。

1.7:BPDU的分类

BPDU分两种类型

1、配置BPDU–通常由根网桥以周期性间隔发出,包括了STP参数,用于进行各种选举。

2、TCN(拓扑变更通告)BPDU–这种BPDU是当交换机检测到拓扑发生变更时所产生的。

TCNBPDU–这种BPDU是SW检测到拓扑变更时产生时。可由非根网桥发出。

1.8:选举根交换机的规则

lowest BID=网桥优先级 + MAX地址 (越小越优)

交换机默认网桥优先级是32768

1.9:端口角色

  • RP:根端口。每个非根网桥上有且只有一个,选举到达根网桥E路径开销值最小的成为根端口。
  • DP:指定端口。根网桥上每个端口都是指定端口,非根网桥上需要转发数据的端口也是指定端口。
  • AP:预备端口。该接口状态为blocking状态, 只收BPDU.不发BPDU。

1.10:端口状态描述

  • Di sabled(禁用状态):不转发数据帧,不学习MAC地址表,不参与生成树计算
  • Blocking (阻塞状态) :不转发数据帧,不学习MAC地址表,接收并处理BPDU,不发送BPDU
  • Listening (侦听状态) :不转发数据帧,不学习MAC地址表,参与生成树计算,接收并发送BPDU
  • Learning (学习状态) :不转发数据帧,学习MAC地址表,参与生成树计算,接收并发送BPDU
  • Forwarding (转发状态) :转发数据帧,学习MAC地址表,参与生成树计算,接收并发送BPDU
  • 端口由Blocking过渡到Forwarding有50S延时, Blocking到Listen ing有20S老化时间,Listening到Learning
    有15S过渡时间,Learning到Forwarding有15S过渡时间。

1.11:选举根端口、指定端口的规则

  1. Lowest path cost to root. bridge (到达根的最小路径开销)
  2. lowest sender BID (最小的发送方BID)
  3. Lowest sender port ID (最小的发送方PID)优先级(默认128) +端口号

1.12:选根桥的方式

[sw1] stp priority 0 ##设置此路由为根网桥
[sw1] stp root primary ##更改优先级

1.13:查看谁是根网桥

display stp brief

二:RSTP和MSTP

2.1:开启快速生成树方法

[SW1] stp enable
[SW1] stp mode rstp

2.2:MSTP

多个实例的生成树,让指定的一个VLAN或者多个VLAN生成一棵树,实现链路的负载均衡

2.3:MSTP配置方式

[SW1] stp mode mstp stp模式设置为mstp
stp region-configuration 进入mstp设置模式
region-name huawei 区域名称为huawei
revision-level 1 版本级别为1
instance 1 vlan 10 定义实例1为vlan10
instance 2 vlan 20 定义实例2为vlan20
active region-configuration 对mstp配置保存
[SW1] stp instance 1 root primary 定义本交换机为实例1的根
[SW1] stp instance 2 root secondary 定义本交换机为实例2的备选根

2.4:关闭调试提示及永不超时

undo terminal monitor 关闭终端显示调试/日志/告警信息功能
[SW3] user-interface console 0 #进入Console用户界面
[SW3] idle-timeout 0 0 设置终端永不超时

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