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

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