HCIE 面试资料-STP/RSTP/MSTP

STP

STP介绍
STP（Spanning Tree Protocol）生成树协议
有三个版本，协议版本标识符，STP为0，RSTP为2，MSTP为3。

STP的作用是进行逻辑阻断，通过堵塞端口来消除环路（广播风暴）实现链路备份。

MAC地址表震荡：当从不同的接口接收到相同的MAC地址，会删除原来的MAC和接口的映射，然后新加一条映射，如果产生环路，MAC地址表就会一直处于震荡，导致交换机频繁删除和添加MAC地址映射，增加交换机的工作负担

跟桥(root brige)：在一个运行STP协议的拓扑中，必然会有一个跟桥，跟桥的选举是根据桥ID比较，桥优先级值越小越优–MAC地址小。

桥ID(Bridge ID)：又称BID，每个交换机都会有一个桥ID由16位桥优先级+48位MAC地址组成。

端口ID(Port ID)：又称PID，运行STP协议的每个交换机的每个端口都有端口ID，端口ID由端口优先级（8bit）和端口号（8bit）组成 缺省情况下端口ID为128 范围0~240 步长64。

桥优先级：范围为0-65535 默认32768 优先级是越小越有限 0是最优先的 步长4096，总共2字节，前4字节标识优先级，后12字节标识vlan id，在stp/rstp中固定为0。

端口开销：交换机的每个出端口都有端口开销，端口的开销与端口的带宽有关，带宽越高，开销越小。

根路径开销(Root Path Cost)：是从出端口到跟桥的端口开销总和，通过根路径开销来确定到达跟桥的最短路径，跟桥的根路径开销是0。

端口角色
指定端口(designated port)：又称DP口，每个链路都会有一个指定端口 ，根路径开销越小选举指定端口越优先，其次比较本端BID（桥ID），也相同比较本端PID（端口ID）小的为DP，跟桥的每个端口都为指定端口（除非跟桥产生物理环路）。

根端口(root port)：又称RP口，每个非跟桥的交换机都会只有一个根端口（去往根桥最优的端口），根路径开销最小的端口成为根端口，如果有两个端口根路径开销相同选择对端BID(对端桥ID)小的端口，相同比较对端PID小的（对端端口ID），相同比较本端PID小（本端端口ID）作为根端口。

阻塞端口(block port)：又称AP口，如果一个端口不是指定端口也不是根端口那么将会成为预备端口被阻塞（逻辑阻断）。

STP的报文类型
配置BPDU：用来进行生成树计算和维护生成树拓扑的报文
TCN BPDU：拓扑发生变动，会向跟桥发送TCN BPDU，通知相关设备网络拓扑结构发生变化的报文

配置BPDU基于二层组播方式发送，目的地址为01-80-C2-00-00-00

只有根桥会产生配置BPDU，非根桥只对配置BPDU进行中继，没有配置或没有运行STP协议的网桥将把配置BPDU当做普通数据帧进行转发，其中TCA置位的配置BPDU是为了回复TCN BPDU，TC置位的配置BPDU是为了使MAC的老化时间变为15s

网桥之间通过配置BPDU进行根桥的选择以及端口角色的确定
网桥上的每个端口都将保存本端口最优配置BPDU，通过MAXAGE将配置BPDU删除

STP状态
1、Disabled：禁用状态。端口既不处理和转发BPDU报文，也不转发用户流量。
2、Blocking：阻塞状态。端口仅仅能接收并处理BPDU，不能转发BPDU，也不能转发用户流量。此状态是预备端口的最终状态。
3、Listening：侦听状态。端口可以转发BPDU报文，但不能转发用户流量。（15秒转发延时）
4、Learning：学习状态。端口可根据收到的用户流量构建MAC地址表，但不转发用户流量。增加Learning状态是为了防止临时环路。（15秒转发延时）
5、Forwarding：转发状态。端口既可转发用户流量也可转发BPDU报文，只有根端口或指定端口才能进入Forwarding状态。

STP的BPDU
PID：协议ID
PVI：版本号
BPDU TYPE：消息类型
Flags：TC TCA
Root ID：跟桥ID
RPC：根路径开销
Bridge ID：桥ID
Port ID：端口ID
Message Age：配置BPDU在网络中传播的生存期（每经过一台交换机，就会+1）<