STP 協議（生成樹協議）

背景

1.環路引起的廣播風暴問題。 2.環路引起的MAC不穩定

危害

1.鏈路阻塞廣播報文在二層網絡中不斷泛洪,所有鏈路都被大量的廣播報文充斥

2 主機操作系統響應遲緩，主機網卡接收到大量的廣播報文,操作系統調用大量的CPU進程資源來

識別這些廣播報文

3 二層交換機管理緩慢，大量二層協議廣播報文需要二層交換機CPU處理,浪費大量資源,對正常

的請求無法響應

4 沖擊網關設備的CPU，對網關IP地址的ARP請求報文,經過環路的復制轉發,不斷地發送到網關設備,網關設備的CPU壓力不斷增大,甚至崩潰

 

小實驗：關閉了交換機的stp功能，交換機之間成環，形成廣播風暴。

 

 1.首先設置好兩個主機之間的IP，並且在同一網段。交換機設置為關閉STP功能 。undo stp enable

2.此時，形成了廣播風暴。display mac-address 。

 

 由圖表可知，SW1的交換機的MAC表一直在變化（MAC表震盪）。導致PC1與PC2不通。

 

STP實驗

開啟了各個交換機的stp功能，並設置了優先級，LSW1為根交換機根網橋，LSW2為次交換機。

此時發現MAC表不震盪

 

 觀察各個端口的狀態

 

 SW1

 

 SW2

 

 SW3

 

 可知，SW3的G0/0/1口成為了阻塞端口，此時該端口不發數據包。

 

主線路斷開的情況

 

 此時LW3的G0/0/1號口應有阻塞狀態轉變為forwarding狀態。

 

 

 

應用及作用

通過在橋之間交換BPDU（Bridge Protocol Data Unit，橋協議數據單元），來保證設備完成生成樹的計算過程 。

1.通過阻斷冗余鏈路來消除橋接網絡中可能存在的路徑環路

2.當前路徑發生故障時，激活冗余備份鏈路，恢復網絡連通性

 

工作原理

配置了生成樹的交換機之間通過傳遞配置BPDU，比較報文中攜帶的參數，完成以下工作：

Ø 在一組運STP的交換機中選出一個根網橋（Root Bridge）

Ø 每個非根交換機選擇一個根端口（Root Port RP）

Ø 每個交換網段選擇一個除根端口之外的轉發端口—指定端口（Designated Port DP）

Ø 堵塞其他（非根非指定端口即阻塞端口）端口

 

BPDU 參數

網橋ID：由交換機的優先級與MAC地址組成。網橋優先級取值范圍0-65535（默認32768），必須4096的倍數。

端口ID：由發送端口的優先級與端口號組成。端口優先級取值范圍0-255（默認128），必須是16的倍數

路徑開銷（Path Cost）：衡量橋與橋之間路徑的“優劣”，端口類型和帶寬決定了該端口的路徑開銷。 根交換機的根路徑開銷為零。根路徑開銷反映了某端口到根交換機的“遠近”。

 

STP協議報文

 

 

 

 

 

 主要解析BPDU載荷數據：

1. 協議ID

 

 2.協議版本 0 (STP) 2(RSTP) 3(MSTP)

 

 3.根橋ID

 

 4.發送端口ID

 

幾個時間概念

 ：BPDU存活的最大時間 一般默認為20秒

 

：轉發時延，BPDU傳播到全網的時間，默認為15秒（有可能比15秒大）

 

 

選舉最優的BPDU：

1.比較各個各個交換機的網橋ID，優先級和MAC地址，越小越優

2.若網橋ID一樣，則比較根路徑開銷，越小越好；

3.再看發送網橋ID,越小越好；

4.在看發送端口ID,越小越好；

 

過程

剛開始時，stp啟動，交換機都認為自己是根網橋，發送BPDU。

交換機自動比較BDPU，選舉出根網橋。

stp端口的判定：

端口的狀態

 

總結：除了disable（物理狀態的斷開），其他類型的端口都接受BPDU。

除了forwarding ，其他的狀態都不能發送數據包。

LISTENING 和LEARNING 的區別在於 MAC的學習

 

 

 

 直接收斂，間接收斂：

1.先討論端口的種類，阻塞端口變為根端口。（根據根端口的選舉），最短路徑開銷

2再考慮端口的狀態。.由於SW3還能收到老大的BPDU，所以該端口再等待15秒，即一個轉發時延的時間，查看是否有更優的老大，然后轉變為forwding狀態。

 

 

 

 

 

1.SW3的阻塞端口變為指定端口，SW2的指定端口變為根端口

2.老大的BPDU在SW2存活20秒.MAX age時間

3。SW2的根端口斷開后20s，收不到老大發的BPDU，所以認為自己是老大，發送BPDU給其他端口。但此時接受到SW3的BPDU，自己不在是老大，瞬間轉換端口。

4.花30s重新選舉老大。

 

 

 

stp怎么判斷阻塞哪個口

1、 選舉根橋，網橋id，網橋id最小的交換機就是根橋

2、 選舉根端口，每個非根橋，都要選根端口，只選出1個，哪個是，看哪個口收到的bpdu最優。

 

怎么算優，依次比較

根橋id，根路徑開銷，發送網橋id，發送端口id

3、 指定端口，發送的bpdu比接收的（對面發來的）更優，就是指定端口

 

4、 阻塞其他端口