STP與RSTP也不過就這些區別

 

 

文章目錄

• STP
• STP的作用
• STP操作
• 選舉根橋
• 選舉根端口
• 選舉指定端口
• 端口狀態轉換
• BPDU
• STP拓撲變化
• 拓撲變更導致MAC地址表變化
• STP模式
• RSTP
• RSTP優點
• 端口角色重新划分
• 端口狀態重新划分
• 快速收斂機制
• P/A機制
• 根端口快速切換機制
• 次等BPDU處理機制
• 邊緣端口的引入
• 拓撲變更機制的優化
• BPDU保護
• 根保護
• TC-BPDU泛洪保護
• RSTP配置

 

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STP

• 生成樹STP（Spanning Tree Protocol）可以在提高可靠性的同時又能避免環路帶來的各種問題
• 二層冗余帶來的問題：
  • 廣播風暴
  • MAC地址震盪

STP的作用

• 通過阻塞邏輯端口來消除環路，並能夠實現鏈路備份的目的
• 當可用路徑發生故障時，STP可以自動激活備份鏈路，恢復網絡的連通性

STP操作

1. 選舉一個根橋
2. 每個非根交換機選舉一個根端口
3. 每個網段選舉一個指定端口
4. 阻塞非根、非指定端口

選舉根橋

• 根橋是指Bridge-ID最小的交換機（BID最小的的交換機成為根網橋）
• Bridge-ID包括兩部分（優先級、MAC地址）
• 修改優先級stp priority 4096(優先級必須是4096的倍數)

選舉根端口

• 根端口指的是非根網橋到達根網橋路徑開銷最小的接口
• 沿着BPDU的流向（BPDU從根橋流向非根橋）累加入棧接口的開銷值
• 接口開銷值相同，則比較接口對端所連交換機的BID，BID小的交換機對應的接口為根端口
• 接口開銷相同，對端BID相同，比較對端接口的Port-ID（優先級、接口編號）小的為根端口
• 上述所有參數都相同，則比較本地接口的Port-ID，小的為根端口

選舉指定端口

• 在一個網段內到達根網橋路徑開銷最小的接口

• 根網橋上所有接口都是根端口

• 比較接口的根路徑開銷，根路徑開銷相同則比較此網段內所連交換機的BID，BID小的交換機的端口為指定端口

• 在兩個交換機之間根據路徑開銷、對端BID、對端PID和本端的PID比較選舉指定端口

  沒有當選根端口和指定端口的端口會被阻塞

端口狀態轉換

• Disabled：生成樹的禁用狀態（端口關禁閉）
• Blocking：可以長期穩定的狀態（阻塞）
• Listening：不穩定狀態，只能收發BPDU，不能轉發數據，學習MAC，等待15秒，切換狀態
• Learning：不穩定狀態，可以學習MAC表，不能轉發數據
• Forwarding：穩定狀態

BPDU

• 包含橋ID、路徑開銷、端口ID、計時器等參數

STP拓撲變化

• 根橋故障
  • 非根橋會在BPDU老化之后開始根橋的重新選舉
• 根橋故障
  • 非根橋會在BPDU老化之后開始根橋的重新選舉
• 直連鏈路故障
  • 檢測到直連鏈路物理故障后，會將預備端口轉換為根端口
  • 預備端口會在30s后恢復到轉發狀態
• 非直連鏈路故障
  • 預備端口恢復到轉發狀態大約需要50秒

拓撲變更導致MAC地址表變化

1. 當交換機檢測到網絡發生拓撲變化時，交換機會從根端口向外發出TCN BPDU
2. 上游交換機收到TCN BPDU后，會以TCA位被置位的BPDU進行應答
3. 上游交換機收到TCN BPDU后，會進一步從根端口轉發該BPDU ，直到TCN BPDU抵達根網橋
4. 根網橋收到TCN BPDU后，會全網泛洪TC位被置位配置BPDU
5. 交換機收到TC位被置位的配置BPDU后，觸發生成樹的重新計算
6. 同時收到TC BPDU的端口的MAC地址表老化時間縮短至轉發延遲

STP模式

• STP配置：stp mode stp(華為設備默認工作模式為MSTP)
• 配置路徑開銷值：接口視圖下stp cost 2000

RSTP

• 傳統STP收斂速度慢，至少需要30S
• 根橋直連鏈路down掉，BP端口換成DP端口並進入轉發狀態需要大約50S
• 交換機連接終端的鏈路進入轉發需要經過30S
• 機制復雜，效率低下
• 端口角色

• Disabled、Blocking、Listening都不轉發用戶流量也不學習MAC地址
• Learning不轉發用戶流量，但是學習MAC地址表
• Forwarding及轉發用戶流量又學習MAC地址

RSTP優點

端口角色重新划分

• 在STP原有的根端口和指定端口上新定義了新的端口
• Backup Port（BP指定端口的備份）
• Alternate Port（AP根端口的備份）

端口狀態重新划分

• 由原來STP的5種狀態縮減為3種狀態
• STP的Disabled、Blocking、Listening對應RSTP的Discarding狀態（不轉發用戶流量也不學習MAC地址）
• STP的Learning、Forwarding在RSTP中不變

快速收斂機制

P/A機制

• 對指定端口（DP）快速進入轉發狀態生效
• DP向下游交換機發出P位被置位的BPDU
• 下游交換機接收到P位被置位的BPDU后，首先會執行Sync的操作（交換機會阻塞所有處於轉發狀態的非邊緣端口）
• 然后下游交換機會向上游交換機發送A位被置位的BPDU
• 上游交換機收到A位被置位的BPDU后，立刻將DP口置為轉發狀態，無需等待定時器到期

根端口快速切換機制

• 當原有的根端口發生故障，且AP口對端連接的DP口處於轉發狀態，AP口立刻轉換為RP口，並進入轉發狀態

次等BPDU處理機制

• 發生故障的交換機以自己為根橋，向外發送P位被置位的BPDU，對端收到后，會將本地最優的BPDU回給故障交換機
• 發生故障的交換機收到最優的BPDU后，向對端發送A位被置位的BPDU
• 對端收到A位被置位的BPDU后，立刻將AP口轉換為DP口，進入轉發狀態

邊緣端口的引入

• 交換機的接口被設置為邊緣端口，則改端口不參與生成樹的運算，一旦接入，立刻進入轉發狀態

拓撲變更機制的優化

• 判斷拓撲變化唯一標准：一個非邊緣端口遷移到Forwarding狀態
• 變更點直接產生TC BPDU觸發生成樹的重新運算，RSTP不再使用TCN BPDU
• TC BPDU會直接刪除錯誤的MAC地址表項，不再將MAC地址表項的老化時間降低為轉發延遲，進一步提高收斂速度

BPDU保護

• 邊緣端口收到BPDU后，自動將其設置為非邊緣端口，重新進行生成樹的計算
• BPDU保護邊緣端口配置BPDU保護，邊緣端口收到BPDU后，交換機立刻關閉該邊緣端口

根保護

• 配置了根保護的接口如果收到更優的BPDU，則進入Discarding狀態，不再轉發該BPDU
• 一段時間內收不到更優的BPDU，則改端口進入轉發狀態，保護根橋位置

TC-BPDU泛洪保護

• 如果交換機短時間收到大量的TC-BPDU，交換機會頻繁的執行MAC地址表的刪除操作和生成樹的重新運算，給設備增加負擔
• 交換機配置了TC-BPDU保護后，交換機只會處理單位時間內人為設置的TC-BPDU的數量，超出部分交換機不處理

RSTP配置

# 系統視圖下
stp mode rstp  //將交換機的STP類型更改為RSTP
stp root primary  //設置為根橋
stp bpdu-protection  //開啟BPDU保護功能

# 接口視圖下
stp edged-port enable  //將當前接口設置為邊緣端口
stp root-protection  //在當前接口開啟根保護

stp tc-protection  //開啟TC-BPDU保護功能
stp tc-protection threshold 5  //設置單位時間內處理TC-BPDU數量的閥值

 

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本文作者： 壞壞

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