HCIP(华为高级网络安全工程师)(第十七天)(STP协议1)
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STP ---- 生成树协议
版本
802.1D生成树
STP中一共存在两种BPDU：配置BPDU，TCN BPDU
1、配置BPDU
配置BPDU的工作逻辑
2、TCN BPDU
TCN BPDU的工作逻辑
STP的接口类型
STP的工作过程
1，根网桥的选择
2，选举根端口
3，选举指定端口
4、剩下所有没有角色的端口为非指定端口，需要被阻塞。
STP ---- 生成树协议
生成树协议
在二层交换网络中，逻辑的阻塞部分接口，实现从根交换机到所有节点唯一的路径且为最佳路经。生成一个没有环路的拓扑。当最佳路径故障时，个别阻塞接口打开，形成备份链路。
交换机组建环路产生的问题
1，广播风暴：广播帧在二层环路中形成顺时针转动和逆时针转动的两层环路，无限循环，最终导致设备宕机，网络瘫痪。
2，MAC地址表的翻摆（MAC地址表的漂移）
3，多帧复制
版本
STP --- 标准的生成树协议 --- IEEE组织颁布的802.1D标准中 --- 最早的生成树 --- 公有协议
PVST，PVST+ --- 思科研发的生成树私有协议
RSTP --- 快速生成树协议 --- 802.1W
MSTP --- 多生成树协议 --- 802.1S
802.1D生成树
一个交换网络一棵树
BPDU --- STP的数据包
B ---这里指网桥
PDU --- 数据协议单元 --- 是一种跨层封装的数据帧(802.3帧)，直接封装到二层。
STP中一共存在两种BPDU：配置BPDU，TCN BPDU
1、配置BPDU
协议版本ID --- 802.1D --- 0
802.1W --- 2
802.S --- 3
标志 --- 1个字节 --- 8位 --- 在802.1D中仅使用最低位和最高位，中间六位没用。
根网桥ID --- 8个字节 --- 为根的交换机的BID即根网桥ID
网桥ID（BID）--- 8个字节 --- 为了区分交换网络中的交换机，每个交换机需要设计一个ID进行标识
BID由两部分组成 --- 前两个字节：优先级
后六个字节：交换机的MAC地址
支持STP的交换机，必须拥有MAC地址，一般的二层交换机，只有一个SVI接口，则可以使用接口对应的MAC地址作为BID中的MAC地址；但是三层交换机，可能存在多个MAC地址，则将在所有MAC地址中选择数值最小的MAC地址作为BID中的MAC地址。
根路径开销 --- RPC --- 发送该BPDU的网桥设备到达根网桥的开销值。
接口ID --- PID --- 2字节 --- 由两部分组成：前4位：优先级
后12位：接口的编号
以上四个参数是参与STP生成树角色选举的四个参数。
Max - hop --- 消息寿命的最大值 --- 20跳 --- 当一个BPDU的消息寿命大于最大值时，我们将直接忽略这个BPDU，相当于给STP规定了一个工作半径。
转发延时 --- 在接口状态中切换停留时间，默认时间为15S。
配置BPDU的工作逻辑
只有根网桥可以发送，在交换网络初始状态，所有交换机均定义本地为根网桥，进行BPDU的发送；之后，整个网络中所有设备均收到其他设备的BPDU，之后，基于数据包中的参数进行对比，选举根网桥；之后所有非根网桥不再发送配置BPDU，而是仅接受和转发根网桥发送的BPDU；周期2S，max age 20s;
2、TCN BPDU
仅包含三个参数 --- 协议ID，协议版本ID，BPDU的类型
0 0 0X800
TCN BPDU的工作逻辑
本地链路故障后，STP重新收敛，为了加快刷新全网所有交换机MAC地址表的记录，将向本地所有STP接口发送TCN BPDU。邻居交换机收到后，先回复TCA标记位置1的配置BPDU，用于可靠传输；之后，再逐级转发TCN BPDU到根网桥处，由根网桥回复TC标记位置1的配置BPDU来逐级回复到所有交换机；是所有交换机临时将MAC地址表的老化时间从300S修改为15秒（该值等同于转发延时时间）。用于加快失效MAC地址表的刷新。
STP的接口类型
1、根网桥（RB）
2、根端口（RP）
3、指定端口（DP）
4、非指定端口（NDP）
STP的工作过程
1，根网桥的选择
802.1D中一个交换网络生成一棵树，一棵树有且仅有一个根。
选举方法：比较配置BPDU中的BID = 优先级 + MAC地址
优先级：2个字节，理论取值范围为0 ~ 65535，但是真实取值范围为0 ~ 61440，BID的初始默认值为32768，越小越优
优先级一共16位，但是只使用的前4位，所以，每一位代表4096。在优先级进行修改的时候，只能按照4096的倍数来进行修改。
后面12位：扩展系统ID --- 在802.1D和802.1W中均保留，只有在802.1S中启用（MSTP --- 多生成树）
先比较优先级，优先级越小越好；如果优先级相同，则比较MAC地址，取MAC地址最小的为根网桥。
2，选举根端口
在每台非根网桥上，有且仅有一个离根网桥最近的接在每台非根网桥上，有且仅有一个离根网桥最近的接口。
RPC
以上三种标准时华为设备支持的三种STP 开销值标准，华为设备默认使用的是802.1t标准。
[sw1]stp pathcost-standard ? --- 修改标准方法的命令
dot1d-1998 IEEE 802.1D-1998
dot1t IEEE 802.1T
legacy Legacy
选举过程
1，先比较接口收到的根网桥发送的BPDU时的RPC值
2，当接口的RPC值相同时，则会比较对端（上级）设备的BID，小的对应的接口为根端口。
3，若对端的BID也相同时，则比较对端的PID，选择PID较小的对应的端口作为根端口。
PID --- 接口ID --- 2个字节 --- 前4位：优先级
后12位：接口的编号
优先级：取值范围为0 - 240，默认值为128。每一位代表16。在优先级进行修改的时候，只能按照16的倍数来进行修改。
先比较优先级，优先级越小越优；如果优先级相同，则比较接口编号，接口编号也是越小越优。
4，如果对端的PID也相同，则比较本地的PID，小的为根端口。
3，选举指定端口
在每一条存在协议的链路上，有且仅有一个；用于转发来自根网桥的BPDU
存在根端口的链路，根端口对端的端口一定是指定端口；
根网桥所有的接口一定是指定端口；
选举过程
1，先比较接口出方向的开销值，开销值小的为指定端口。
2，如果开销值相同，则将比较本地的BID，小的交换机所对应的接口为指定端口；
3，如果本地的BID相同时，则比较PID，PID小的为指定端口；
4，如果本地的PID也相同，则直接将该接口堵塞。