HCIA学习笔记--生成树协议（STP）

生成树协议（STP）

作用

解决因二层冗余造成的环路，提高二层可靠性
二层链路冗余容易造成环路风险
二层环路——广播风暴——MAC地址震荡
PC收到大量的重复数据帧
链路带宽大量占用，影响设备处理性能

STP原理

通过逻辑上阻塞端口来实现防止环路。

工作步骤

1.选举根桥
2.在每一个非根交换机上选举一个根端口（RP），非根交换机有且只有一个根端口
3.在每根线上选举出一个指定端口（DP），根桥的所有接口都是指定端口, 除非根桥在物理上存在环路
4.把既不是RP也不是DP的端口，阻塞该端口，AP阻塞端口

协商过程

1.根桥选举（ROOT）
运行STP协议的交换都认为自己是根桥，并向其他交换机发送配置BPDU，携带了自己的桥ID，所有的接口都是DP，状态都处于侦听状态
桥ID（桥优先级+MAC）：桥优先级：默认32768 范围0-65535 步长：4096
只能配置前4bit，后面12bit固定。

2.根端口RP选举（非根交换机）
非根交换机有且只有一个根端口
比较参数：
根路径开销RPC：该端口到达根桥的总开销
对端的BID：接口所连接对端设备的BID
对端的PID：接口所连接对端设备的PID
本端PID：本设备的PID
端口ID：端口优先级 0-240 默认128 步长：16 8bit，后4bit不能固定。

3.指定端口DP选举（每条链路）
根桥的所有接口都是指定端口, 除非根桥在物理上存在环路
比较参数：
根路径开销/本端的BID/本端的PID
备用端口AP选举
阻塞非根/非指定端口，阻塞端口AP

STP端口状态

功能：接收BPDU 转发BPDU 学习MAC 转发用户流量
禁用（disabled）：均不支持。
阻塞（blocking）：仅接收BPDU。
侦听（listening） ：接收和转发BPDU。
学习（learning） ：接收并转发BPDU，学习MAC。
转发（forwarding） ：接收并转发BPDU，学习MAC，转发流量。

端口状态转换

侦听状态到学习状态需要经过一个状态迁移时间15S
学习状态到转发状态需要经过一个状态迁移时间15S
用于防止临时环路：防止阻塞端口还没有选举出来就已经转发了用户流量

协议标识：固定取值
版本标识：STP MSTP
BPDU类型：配置BPDU / TCN BPDU
标志位：8bit TCA位 TC位
根桥的桥ID：桥优先级+MAC地址
RPC：根路径开销，STP默认开销20000。
BID：桥ID
PID：端口ID
指定端口：交换机向所连网段转发配置BPDU的端口，每个网段只有一个，根桥上每个端口都是指定端口
根端口：非根交换机去往根桥路径最优的端口，根桥无根端口，非根桥最多一个根端口
计时器：生存时间 最大生存时间 20 Hello间隔时间2S 状态迁移时间 15S
当STP稳定之后，只有根桥才会发送配置BPDU，周期性，2S发送一次。