STP详解

1.STP简介

stp：spanning tree protocol 生成树协议

STP的作用：

通过阻塞特定端口来防止二层交换机环路，进而实现网络的冗余和备份。

注意：三层路由器不需要，三层设备转发报文时会减少TTL值

交换机环路带来的问题：

① 广播风暴 ② mac地址表不稳 定 ③ 网络卡顿 ④ 网络不稳定 ⑤过多占用交换机的cpu 和内存 等等

注意：在华为的交换机上，开机默认自动运行stp ，mstp 技术，默认开启防环。

2.STP工作原理

1.STP相关概念：

①根桥(ROOT)

对于一个STP/RSTP网络，根桥有且只有一个，它是整个网络的逻辑中心

②桥ID(BID)

BID（8字节） = 桥优先级（2字节） + 桥MAC（6字节）优先级默认 32768。

在STP网络中，桥ID最小的设备会被选举为根桥。在华为公司的设备上，桥优先级支持手工配置。

③端口ID(PID)

端口ID（PID）=端口优先级+端口ID ，端口优先级默认128，端口ID就是端口编号 例如 e0/0/5 ID就是5

2.STP的端口角色：

①DP(指定端口)

对一台交换设备而言，它的指定端口用于向下游交换设备转发BPDU报文

根桥的所有端口都是指定端口。

在环网的每一网段都会选举出一个指定端口，在一个网段上拥有指定端口的交换设备被称作该网段的指定桥。

②RP(根端口)

去往根桥路径最近的端口。

在一个运行STP/RSTP协议的设备上根端口有且只有一个，而且根桥上没有根端口（存在于非根网桥）

③AP(阻塞端口)

被逻辑上关闭的接口

阻塞端口简称：block port（AP：alternate port 或者 NDP）

3.端口状态

端口状态	目的	说明
Disabled（禁用）	端口既不处理BPDU报文，也不转发数据	由网络管理员设定或因网络故障使系统的端口处于Disabled状态，不是端口正常STP的一部分
Blocking（阻塞）	可以接收并处理BPDU，不能发送BPDU，不能发送和接收数据	被逻辑上关闭的接口,AP端口的最终形态
Listening （监听状态）	端口仍不能接收或者发送数据帧。但是可以接收、发送BPDU报文	过渡状态（15s）
Learning（学习）	Learning状态可以接收、发送BPDU报文，也可以学习MAC地址，并将MAC地址添加到地址表中	过渡状态，增加Learning状态防止临时环路（15s）
Forwarding（转发）	此状态下，可以发送、接收数据帧，也可以学习MAC地址，还可以接收、发送BPDU报文	此状态下，端口才成为一个全功能的交换机端口。

4.生成树计时器

计时器	说明
Hello报文	网桥发送配置BPDU报文的间隔时间。默认为2秒
转发延迟	一个交换机的端口从Listening和Learning状态所花费的时间间隔。默认值各为15秒
最大老化时间	交换机在丢弃BPDU报文之前储存它的最大时间。最大老化时间默认为20秒

5.STP算法计算：

1.每个广播域选择根桥(RB)

桥ID较小的交换机当选为根桥。根桥上的接口都是指定端口(DP：Designated Ports). 注意：桥优先级默认都是32768 。

2.非根桥(RB)上选择根端口(RP)

到达根桥“最近”（RPC）的端口当选为根端口（RP：root port）。一样的话再比对端桥ID。

3.每个网段必须选择一个指定端口DP（DESIGNATED PORT）

每条链路有且仅有一个指定端口。桥ID较小的交换机的端口当选为指定端口。

6.关于是否端口转发BPDU报文

端口类型	发送数据	接收数据	发送BPDU	接收BPDU
RP	是	是	否	是
DP	是	是	是	否
AP(NDP)	否	否	否	是

BPDU：bridge protocol data unit ，就是stp报文，根桥每隔2s发送一次。报文里面含有BID、链路cost开销 等等。 dis stp brief 查看接口状态接口角色

3.RSTP和MSTP

1.RSTP

rstp：快速生成树协议 ，加快了stp收敛。是stp升级版。

stp edge-port ：rstp 新提出的一种端口 边缘端口主要用于连接PC。

作用：加快收敛

2.MSTP

MSTP：基于vlan的stp，多生成树协议！！！

stp rstp: 缺点

① 收敛太慢，反应慢 缺点

② 对于大二层环境支持较弱， 运行卡顿。

作用：加快收敛