802.1W 感悟以及和802.1D对比

   上次说了STP的感悟，这次讲讲我个人对与RSTP的感悟。（学校坑爹的开题报告，没时间写微博了）

 

 

RSTP的出现的原因：就是因为传统的STP是基于被动的收敛时间，收敛时间太慢，根本无法满足真正的生产网络，网络震荡一次，就得等30S-50S，才能上网，估计谁也忍不了吧！

 

对于如何对RSTP下手呢？我总结如下两点，STP也可以这么考虑

①如何形成一棵树

②如何维护这个树（随时检测树的状态，当树根被拔了，当树干断了，如何用新的树根和新的树干来再次形成这棵逻辑的树）

802.1D：

           形成树：先选举root bridge，再选取RP（形成树，不能转发数据），再选取DP和NDP（防止初期数据环路和BPDU环路），然后经过2倍的forward delay时间，端口的状态才会进入forwarding或者blocking状态。此时才可以转发数据。

 

           维护树：当拓扑变更时候，下游交换机从根端口向上游发送TCN BPDU，上游交换机接收到TCN BPDU就回复一个TCA位置位的配置BPDU，并且转发给上游，然后一直到根桥，根桥收到后发送TC位置位的配置BPDU，来告诉整个的生成树，有拓扑发生变化了，然后所有收到TC置位的BPDU的交换机会将自己的MAC地址表的老化时间改成和forward dealy，以此来刷新mac地址表，准备学习新的拓扑，防止错误的mac地址表的转发还会形成环路.这样发生拓扑改变的端口的最终经过两个forward delay 时间，到达forwrding 状态。

 

      其实你可以想想，一棵树的拓扑发生了变更，对于STP的做法是将这一消息要递送给根桥，然后让根桥来告知整个树，虽然这个方法很好，但是这样就会产生那两个被动的两个forward delay，这也是严重影响生成树收敛速度的原因之一。

 

802.1W

形成树：同802.1D

维护树：①当链路失效，不会造成环路，RSTP只要能找到合适的堵塞端口来替代该端口就行了

（RSTP使用TC置位的BPDU来表示拓扑的变更，但是为了和802.1D保持协调，RSTP可以产生和处理TCN bpdu）

                 ②当有新的链路的时候，可能会发生环路，此时的检查机制就是P/A机制。

深入剖析阶段：

选举过程：①根桥的选举

            一开始都会认为自己是根桥，从每个指定端口发送BPDU，就以C为例子。

                                                                     C会认为我自己是根桥，A收到C的BPDU，比较ROOT ID 会认为A自己是根桥

                                                                       B收到C的BPDU，会认为C是根桥，这时候B,C 都是rootbridge

                                                

               A发送BPDU，形成的结果如上图，这时候才能真正选出来，而不是所谓的一句笼统的大家互发  BPDU选举就完事了也就是说一个交换机想要成为根桥，他的 ROOT ID字段必须比所有指定端口能接收到BPDU的ROOT ID字段都要小，这时候他才能成为根桥，一旦他接收到到了更好的，立马脱离根桥的身份.

RSTP更加明确的规定了端口角色和端口状态，更加依赖的是端口角色

        STP端口角色：RP DP NDP

        RSTP端口角色：RP DP AP（备份根端口） BP（备份指定端口）

字节	字段
2	Protocol ID
1	Version
1	Message Type
1	Flag
8	Root ID
4	Cost of path
8	Bridge  ID
2	Port ID
2	Message Age
2	Maximum Time
2	Hello Time
2	Forward Delay
1	version 1 length

收到劣质BPDU的不同反应（X为NDP）

当S1和S2之间的链路失效的时候

STP：S2认为自己根桥，开始发送劣质BPDU，S3的NDP接口将等待20S的超时时间，然后再经过learning →listening→forwarding  约50s的时间

RSTP：S2认为自己根桥，开始发送劣质BPDU，S3的Alternate接口收到后，会告诉S2，S1才是跟，然后经过learning →listening→forwarding 约30s的时间

STP收敛

• 依靠计时器被动进行收敛

RSTP快速收敛

• 边缘端口机制(Cisco的portfast

• 特性：                    

                                            

                                                       ①连接PC不需要等待转发延迟直接进入转方状态)

                                                ②接口状态的改变不会影响生成树的拓扑变更

                                                ③跟端口的快速切换时，不会堵塞边缘端口

                                                ④tc置位的配置BPDU不会通过边缘端口转发

                                                ⑤ 收到tc置位的配置BPDU，边缘端口的mac地址表项的计时器不会改变

                                                ⑥边缘端口收到BPDU，会立即还原成普通接口）               

   

• 根端口快速切换机制（上述说到的，某个根端口down了，立马找堵塞端口替代，立即进入转发状态，其实就是Cicso的uplinkfast【级联快速】，并且会向上游发送不带数据部分的伪帧来刷新mac地址表，一般用于接入层交换机）

• Proposal/Agreement机制（使指定端口快速进入转发状态，接口两端必须是全双工的点到点链路，否则P/A报文无法相互交互，就只能借助STP的2倍forward delay时间了）

P/A机制

P/A机制即Proposal/Agreement机制。其目的是使一个指定端口尽快进入Forwarding状态。其过程的完成根据以下几个端口变量：

A）Proposing。当一个指定端口处于Discarding或Learning状态的时候，该变量置位。并向下游交换传递Proposal位被置位的BPDU。

B）Proposed。当下游交设备端口收到对端的指定端口发来的携带Proposal的BPDU的时候。该变量置位。该变量指示上游网段的指定端口希望进入Forwarding状态。

C）sync。当Proposed被设置以后，收到Proposal置位信息的根端口会依次为自己的其他端口置位sync变量。如果端口是非边缘的指定端口是则会进入Discarding状态。（这个过程的堵塞状态就是完全的防环）

D）synced。当其它端口完成转到Discarding后，会设置自己的synced变量（Alternate、Backup和边缘端口会马上设置该变量）。根端口监视其他端口的synced，当所有其他端口的synced全被设置，根端口会设置自己的synced，然后传回BPDU，其中Agreement位被置位。

E）agreed。当指定端口接收到一个BPDU时，如果该BPDU中的Agreement位被置位且端口角色定义是“根端口”，该变量被设置。Agreed变量一旦被置位，指定端口马上转入Forwarding状态。

提示：RSTP的端口角色的同步是指根端口信息的同步，因为在一台交换机上只能有一个根端口（堵塞的是非边缘指定端口）

某位大神举的一个例子

实线为百兆链路，虚线为后加的千兆链路，圆圈为根端口

加上千兆虚线之后的拓扑如下

此时SW6和SW2之间新加的一条千兆链路，马上进行端口角色选举，毫秒附近，SW6  2口根端口确定，如图。立即进入转发状态，此时SW2 2口也立即进入转发状态，SW6根端口和指定端口选举之间肯定会有空隙，SW6的1口还是转发状态此时，图中明显右侧出现临时环路。所以P/A机制出现了

SW6根端口选举完毕，立即进入转发状态，但是SW2连接SW6的端口处于Discarding状态，并且向SW6发送一个P置位的配置BPDU，sw6会堵塞所有的非边缘指定端口，进行根端口角色的同步，100%无环路，然后依次向下游传递。

 Cisco的PVST,PVST+,RPVST+

 

 pv：per-vlan

ieee定义的STP,RSTP都是无法基于vlan的，cisco将BPDU的BID 八个字节进行了划分

priority	vlan ID	MAC
4bit	12bit	48bit

 开启了

 PVST ：在中继链路用ISL封装，ISL封装思科自己不怎么用了

 PVST+ ：在中继链路用dot1q封装

 RPVST+： 在中继链路用dot1q封装

为什么优先级设置成4096的倍数，我认为是一共16bit，前12位被占，后面的只能4bit只能以4096的倍数增加了