STP生成树详解端口选举、状态、角色随堂笔记

stp作用：解决二层环路，提供冗余备份

• *根桥-根桥选举*

• IEEE 802.1D标准中规定BID由16位的桥优先级（Bridge Priority）与桥MAC地址构成。
• 每一台运行STP的交换机都拥有一个唯一的BID。
• BID桥优先级占据高16bit，其余的低48bit是桥MAC地址。
• 在STP网络中，BID最小的设备会被选举为根桥。（先比较优先级再比较MAC）

桥优先级：范围：第一种：0-65535（标准Stp）

                            第二种：0-61440（华为优化标准）

默认优先级：32768            步长：4096（只能修改为4096的倍数）

 

RPC概念：

*交换机某个接口到根桥所有入接口开销之和

（A接口到根桥  要反过来算根桥到A接口的所有入接口开销之和）

根桥：RB            根端口：RP          指定端口：DP

根路径开销：RPC         阻塞端口：AP

 

PID：端口ID

作用：用来标识一个运行了STp的接口 也用在后续的选举机制上

PID：接口优先级+接口编号

         优先级：范围：0--240 ； 默认：128；步长：16

 

STP的BPDU报文：

1.配置BPDU：用来做stp的计算，如选举根桥

2.TCN  BPDU（topology change notification 拓扑改变通知）：用在拓扑改变时通知

 

RP根端口：非根交换机用来接收最优BPDU的端口

DP指定端口：发送最优BPDU的端口为指定端口，

                        且每条链路都要有一个指定端口。

• 什么是根端口？
• 一个非根桥设备上会有多个端口与网络相连，为了保证从某台非根桥设备到根桥设备的工作路径是最优且唯一的，就必须从该非根桥设备的端口中确定出一个被称为“根端口”的端口，由根端口来作为该非根桥设备与根桥设备之间进行报文交互的端口。
• 在选举出根桥后，根桥仍然持续发送BPDU，而非根桥将持续不断的收到根桥发送的BPDU。因此，在所有非根桥上选举一个距离根桥“最近”的端口（根端口），在网络收敛后，根端口将不断的收到来自根桥的BPDU。
• 即：根端口保证了交换机与根桥之间工作路径的唯一性和最优性。
• 注意：一个非根桥设备上，最多只能有一个根端口。

• 根端口RP选举过程：

1. 交换机有多个端口接入网络，各个端口都会收到BPDU报文，报文中会携带“RootID、RPC、BID、PID”等关键字段，端口会针对这些字段进行PK。
2. 首先比较根路径开销（RPC），STP协议把根路径开销作为确定根端口的重要依据。RPC值越小，越优选，因此交换机会选RPC最小的端口作为根端口。
3. 当RPC相同时，比较上行交换机的BID，即比较交换机各个端口收到的BPDU中的BID，值越小，越优选，因此交换机会选上行设备BID最小的端口作为根端口。
4. 当上行交换机BID相同时，比较上行交换机的PID，即比较交换机各个端口收到的BPDU中的PID，值越小，越优先，因此交换机会选上行设备PID最小的端口作为根端口
5. 当上行交换机的PID相同时，则比较本地交换机的PID，即比较本端交换机各个端口各自的PID，值越小，越优先，因此交换机会选端口PID最小的端口作为根端口。

 

• 什么是指定端口？
• 网络中的每个链路与根桥之间的工作路径必须是唯一的且最优的。当一个链路有两条及以上的路径通往根桥时（该链路连接了不同的交换机，或者该链路连接了同一台交换机的不同端口），与该链路相连的交换机（可能不止一台）就必须确定出一个唯一的指定端口。
• 因此，每个链路（Link）选举一个指定端口，用于向这个链路发送BPDU。
• 注意：一般情况下，根桥上不存在任何根端口，只存在指定端口。

• DP指定端口选举过程：

指定端口也是通过比较RPC来确定的，选择RPC最小的作为指定端口，如果RPC相同，则比较BID和PID。

1. 首先比较根路径开销（RPC），值越小，越优选，因此交换机会选RPC最小的端口作为指定端口。
2. 若RPC相等，则比较链路两端交换机的BID，值越小，越优选，因此交换机会选BID最小的交换机的端口作为指定端口。
3. 若BID相等，则比较链路两端端口的PID，值越小，越优选，因此交换机会选PID最小的交换机的端口作为指定端口。
   
   
   
   
    

   STP五种端口状态

   状态名称	状态描述
   禁用（Disable）	该接口不能收发BPDU，也不能收发业务数据帧，例如接口为down
   阻塞（Blocking）	该接口被STP阻塞。处于阻塞状态的接口不能发送BPDU，但是会持续侦听BPDU，而且不能收发业务数据帧，也不会进行MAC地址学习
   侦听（Listening）	当接口处于该状态时，表明STP初步认定该接口为根接口或指定接口，但接口依然处于STP计算的过程中，此时接口可以收发BPDU，但是不能收发业务数据帧，也不会进行MAC地址学习
   学习（Learning）	当接口处于该状态时，会侦听业务数据帧（但是不能转发业务数据帧），并且在收到业务数据帧后进行MAC地址学习
   转发（Forwarding）	处于该状态的接口可以正常地收发业务数据帧，也会进行BPDU处理。接口的角色需是根接口或指定接口才能进入转发状态