HCIP STP总结

网桥的4个选举

• 根网桥：

有且仅有一台，且由BPDU中的桥ID来决定                                                                               
       桥ID= 网桥优先级（0-65535公有） 默认32768 +  MAC地址（只有存在svi接口的交换机才拥有mac地址，若存在多个mac选数值最小） 
       根网桥的选举   先比较优先级，小优；   若优先级相同，比较mac，数值小优；

• 根端口：

           在每台非根网桥上，有且仅有一个接口；本地离根网桥最近的接口（最短、星型），接收来自根网桥的BPDU，转发用户的流量（该接口不阻塞）                                                         
           1、比较从根网桥发出后，通过该接口进入时最小的cost值；
           2、入向cost值相同，比较该接口对端设备的BID，小优
           3、对端BID也相同，比较该接口对端设备的接口的PID；先优先级小，若优先级一致，编号小
           4、连对端PID也相同，比较本地PID，小优；

PID=端口ID 接口优先级（0-240，步长16，默认128） 接口编号

• 指定端口：

在每一段存在STP的物理链路上，有且仅有一个；转发来自根网桥的BPDU，同时可以转发用户流量（不阻塞）；默认根网桥上所有接口为指定端口；                                                    
         1、比较从根网桥发出后，通过该接口进入这段链路时的cost值最小（出向）
         2、若出向cost值相同，必须本地的BID，小优；
         3、本地BID相同，比较本地的PID；
         4、本地PID，相同，直接阻塞该端口；

• 非指定端口（阻塞端口）：

  当以上所有角色全部选举完成后，剩余没有任何角色的接口为非指定；
           该接口逻辑阻塞，实际可以接收到信息，但不转发；

• 接口对端：即对该接口传输数据的上一个设备

cost值：不同带宽 存在不同cost
802.1d标准： 802.1T标准
10M = 100 1000M= 20000
100M=19 100M=200000
1000M=4
10000M=2
100000M=1

• 接口状态

down：
没有BPDU收发，一旦可以进行BPDU收发进入下一状态

侦听：
      强制15s；所有交换机进行BPDU收发，选举所有角色；接口角色为非指定端口直接进入阻塞状态；若为指定端口和根端口进入下一状态；
学习：
      强制15s； 指定端口和根端口学习所有接口连接设备的MAC地址，生成MAC表；之后进入下一状态；
转发：
      指端端口和根端口进入，可以转发用户报文；
阻塞：
      逻辑阻塞；
注：
  只有到接口进入到转发状态后，才能为用户转发数据报文，之前的30s不能转发任何数据；收敛时间：                                                               
  初次收敛—30s =  15侦听+15s学习

• 802.1D

一个交换网络内仅存在一棵生成树
交换机间使用BPDU—桥协议数据单元 – 交换机间沟通互动收发的数据

• 配置BPDU

根网桥只有一个，在交换机网络初始状态时，所以交换机都可以是根网桥，之后进行BPDU的发送后，基于数据中的参数进行对比，选出根网桥，之后其他非根网桥不再发送BPDU，只接受和转发BPDU    发送周期为 2s ，hold time 20s` 

• TCN–拓扑变更消息

在本地交换机链路故障后，STP（生成树）重新收敛，为了快速刷新全网所有交换机的MAC表，将向本地所有STP接口发送TCN（标记位中的TCN位置1），邻居交换机收到TCN后，先标记为ACK位为回复，用于可靠传输消息；之后将TCN逐级转发到根网桥处，由根网桥回复TC消息来逐级回复到所有交换机；使所有交换机临时将MAC表的老化时间修改为15s（默认的，转发延时）

缺点：

1. 收敛慢
2. 链路利用率低

PVST

该协议是CISCO私有协议 ——（基于vlan的生成树协议）
在每个vlan内，存在一棵树，每个树的工作原理同802.1d一致；不同vlan的BPDU区别在于优先级；

优先级=4096倍数+vlan id   人为仅可修改4096倍数备份，且只能修改为4096的整倍

仅支持 trunk干道封装为ISL（cisco私有封装）

PVST +

是PVST的基础上的进阶版，兼容了802.1q的trunk封装，而且设计了部分加速

• 端口加速

进入层连接用户的接口，建立连接时无需等待30s，可以直接使用
上行链路加速——针对直连检测

仅在接入层设备上配置，因为配置后，该交换机将自动加大本地的网桥优先级；           

               
在直连检测条件下阻塞接口将跳过30s，直接进入转发状态

• 骨干加速——针对次优的BPDU

所有交换机均可配置，针对接收到次优BPDU的阻塞端口可以跳过20s的hold time；     

本来是50s，20s的hold time ；之后是15s 的倾听 + 15s 的学习

缺点

1. 加速不彻底
2. 树多

快速生成树
cisco的RSTP — 基于vlan的快速生成树 - 一个vlan一棵树

 pvst+的升级

公有RSTP（802.1w） — 整个交换网络一棵树

 802.1d的升级

原理

1、取消了计时器，而是在一个状态工作完成后，直接进入下一状态；
2、分段式同步，两台设备间逐级收敛；使用请求和同意标记；依赖标记位的第1和第6位
3、BPDU的保活为6s；hello time 2s；
4、将端口加速（边缘接口）、上行链路加速、骨干加速集成了
5、兼容802.1d和PVST，但802.1d和PVST没有使用标记位中的第1-6位，故不能快速收敛；因此如果网络中有一台设备不支持快速收敛，那么其他开启快速收敛的设备也不能快速；
当tcn消息出现时，不需要等待根网桥的BPDU，就可以刷新本地的cam表；
注：
  接口默认为半双工时，即便允许RSTP，依然基于慢速的802.1D算法来收敛；      

边缘接口：

用于连接PC的接口，一旦被设定为边缘接口；将不再进行BPDU的发送，且不进行STP的收敛，直接为转发状态； 但若该接口收到了对端的BPDU，将失去边缘特性，重新正常收敛；

802.1 S / MSTP / MST
继承了快速生成树的基础； 将多个vlan放置于一个组内，基于每个组一棵生成树；
不

同组间的BPDU中优先级= 4096倍数+组号    
     默认存在组0，且所有vlan默认处于该组；优先级= 32768+0

注：

若将创建某个组，但该组内的vlan，在本交换机上没有创建，同时没有为该vlan服务的接口；该组将没有任何信息；                                           
  整个交换网络中所有设备的分组信息必须完全一致；