STP学习笔记

STP (spanning  tree  protocol) IEEE802.1D 生成树协议      默认开启

为了避免 单点失效 （两网段间只有一个物理设备，坏了就是单点失效）→ 冗余 网络（问题多帧复制、 MAC 地址表翻动、广播风暴）

为了解决冗余网络中的桥接环路问题产生了 STP （逻辑 Block 一条路，关接口）

 

STP 采用 STA （ sp anning  tree arithmetic ）算法

STA 工作原理 ：会在冗余链路中选择一个参考点（生成树的根），将选择到达要的单条路径，同时阻断其他冗余路径。一旦已选路径失效，将启用其他路径

 

STP 里选举都是越小越优

STP 靠 BPDU 报文来维持 STP 的工作，

 

BPDU 桥接数据单元   ，直接封装在以太网帧中。默认 2 秒发一次，发到组播地址 0180c 2000000

                                                                                                Max  Age 最大存活时间（ 20s ）

BPDU 功能：

                    1 、选根桥

                    2 、确定冗余路径位置

                    3 、 block 特定端口

                    4 、通告拓扑变更

                    5 、监控生成树状态

 

网络最初，所有的 sw 都认为自己是根桥，都发 BPDU ，比最小 BID ，选出根桥，此时根桥发 BPDU ，非根桥转发。

BPDU 类型 ： Type        00 → configuration 正常发的

                                           80 → TCN  （ topology  change notification ）   拓扑改变时发的

                          Flags         8B

                          Root ID 根桥 ID →优先级 +MAC

                    Cost to path  到根桥的 cost

                 Forward delay  转发延迟计时器（默认 15 ）监听和学习状态停留时间

                

根桥的选举 ：最小 BID      （先比优先，再比 MA ，比小）      每个网络中只有一个根桥

 

BID （ bridge ID ）桥 ID 每台 SW 的唯一标识符。

            2 （ bridge priority ） +6(mac)=8  bytes

          默认 Priority ： 32768 （ 0x8000 ） 0---65535. 2950 以上的交换机会在这个值上再加上 VLAN 号

         

查看 STP 信息 --

Sw2#show spanning-tree

Sw3# show spanning-tree brief( 低版本用 )2900 以下的交换机用这一命令

 

根端口 root  port--------- 非根桥到根桥开销最小的端口（状态为 forward ）

指定端口 designate port----- 根桥所有接口都为指定接口，（状态为 forward ）

No ndesignate  port （阻塞端口） ---- 不转发流量端口，（状态为 blocking ）

 

非根桥上 DP/NP 选举办法 ：

   比小胜出为指定，失败的为非指定   1 、 path  cost   2 、发送方 BID    3 、发送方 port ID

 

cost 值

10GBps     2

1GBps      4

100MBps        19

10MBps        100

端口 ID （ PID ）

                 1 （ p riority ） +1(port  number)=2  Bytes        默认 priority=128

       修改端口优先级       接口下 spanning-tree     (vlan  1) port-priority  16  ( 必须为 16 的倍数 )

 

BPDU 的 timer

 

修改

spanning-tree vlan 1-10 hello-time 3   改发送 BPDU 的时间间隔 （默认 2s ）

spanning-tree vlan 1-10 forward-time 13   修改 forward 时间         （默认 15s ）

spanning-tree vlan 1-10 max-age 33    修改最大存活时间                ( 默认 20s)

 

接口状态：

                  disable       手动 shutdown

                  blocking      监听 BPDU ，不学 mac, 不转发帧                                         MAX  age   20 秒， 20 秒没收到 BPDU ，切换状态

                  listening      监听 BPDU ，不学 mac, 不转发帧（选举 Root/RP/DP ） Delay      15 秒

                  learning       监听 BPDU ，学 mac, 不转发帧                                              Delay          15 秒

                  forwarding   监听 BPDU ，学 mac, 转发帧                                                                 （从 block 到 forward 要 30 秒）           

 

STP 增强特性

802.1D 最初，网络中断，要 MAX50 秒才能恢复

 

CISCO 加快收敛推出的私有特性： portfast/uplink fast/backbone fast

 

Port fast:

              从 block 直接跳到 forwarding

              1 、接单独主机接口才能用（ access ）

  命令 ：   接口下 spanning-tree  portfast 

                     禁用 spanning-tree  disable

           全局下 spanning-tree portfast   default  所有接口都启用 , 一般在接入层交换机上启用，然后把连另交换机的口禁用

 

Uplink  fast

                   接入层 sw 上配置，检测汇聚层 sw 的链路故障加快 STP 收敛速度（接入层连两个汇聚层 SW ，连汇聚层的路就是 UPlink ）

        全局命令，将影响 sw 上所有 vlan

                          spanning-tree   uplink fast

     看那些接口成为备份    

                              show    spanning-tree  uplinkfast

Sw2(config)#spanning-tree uplinkfast max-update-rate 200

（每秒所发包的数目，默认值 150 ）

BackboneFast : （用于检测主干 SW 间的链路故障）节省 20 秒

                       ROOt 丢失后，以自己发出次 BPDU ，收到这个 BPDU 后，会向使用代理路径发送 RLQ BPDU ，向 ROOT 进行查询

     

      建议 Backbonefast 用在所有 SW 上

      命令： spanning-tree  backbonefast

                查看 RLQ 消息和次级 BPDU

                       show   spanning-tree backbonefast

 

 

 

＜优化 STP ＞

 

・ BPDU 防护 ：

　对于设置了 PortFast 接口，却收到了 BPDU ，如果设置了 BPDU 防护，就能将此接口关闭，而不会进入生成树状态。且默认情况下是要手动才能恢复

Sw1(config)#spanning-tree portfast bpduguard （全局开启）

Sw1(config-if)#spanning-tree bpduguard enable （接口开启）

Sw1#show spanning-tree summary [totals]

 

Show errdisable recovery   显示可导致接口 errdisable 的选项

Sw1(config)#errdisable recovery cause bpduguard  设置 300S （默认）后自动修复 bpduguard 所导致的 errdisable

Sw1(config)#errdisable recovery interval 30   修改默认的修复时间