STP的BPDU報文

BPDU報文

為了計算生成樹，交換機之間需要交換相關的信息和參數，這些信息和參數被封裝在BPDU（Bridge Protocol Data Unit）中。BPDU有兩種類型：配置BPDU和TCN BPDU。 配置BPDU包含了橋ID、路徑開銷和端口ID等參數。STP協議通過在交換機之間傳遞配置BPDU來選舉根交換機，以及確定每個交換機端口的角色和狀態。在初始化過程中，每個橋都主動發送配置BPDU。在網絡拓撲穩定以后，只有根橋主動發送配置BPDU，其他交換機在收到上游傳來的配置BPDU后，才會發送自己的配置BPDU。 TCN BPDU是指下游交換機感知到拓撲發生變化時向上游發送的拓撲變化通知。 配置BPDU中包含了足夠的信息來保證設備完成生成樹計算，其中包含的重要信息如下：
報文字段	字節數	說明
PID	2字節	STP協議ID，該字段總是為0
PVI	1字節	STP協議版本， STP（802.1D）傳統生成樹,值為0； RSTP（802.1W）快速生成樹,值為2； MSTP（802.1S）多生成樹,值為3；
BPDU Type	1字節	指示當前BPDU消息類型：配置BPDU和TCN BPDU 0x00為配置BPDU，負責建立，維護STP拓撲; 0x80為TCN BPDU，傳達拓撲變更;
Flags	1字節	標志 最低位=TC（Topology Change，拓撲變化）標志， 最高位=TCA（Topology Change Acknowledgement，拓撲變化確認）標志
Root ID	8字節	根橋ID，指示當前根橋的RID（即“根ID”），由2字節的橋優先級和6字節MAC地址構成
RPC	4字節	根路徑開銷，指示發送該BPDU報文的端口累計到根橋的開銷
Bridge ID	8字節	橋ID，指示發送該BPDU報文的交換設備的BID（即“發送者BID”），也是由2字節的橋優先級和6字節MAC地址構成
Port ID	2字節	端口ID，指示發送該BPDU報文的端口ID，即“發送端口ID”
Message Age	2字節	消息生存時間，指示該BPDU報文的生存時間，即端口保存BPDU的最長時間，過期后將刪除，要在這個時間內轉發才有效，如果配置BPDU是直接來自根橋的，則Message Age為0，如果是其他橋轉發的，則Message Age是從根橋發送到當前橋接收到BPDU的總時間，包括傳輸延時等。實際實現中，配置BPDU報文經過一個橋，Message Age增加1，如果Message Age大於Max Age，非根橋會丟棄該配置BPDU。
Max Age	2字節	最大生存時間，指示BPDU消息的最大生存時間，也即老化時間
Hello Time	2字節	Hello消息定時器，指示發送兩個相鄰BPDU的時間間隔，根橋通過不斷發送STP維持自己的地位，Hello time 是發送的間隔時間
Fwd Delay	2字節	轉發延時，指示控制listening和learning狀態的持續時間，表示在拓撲結構改變后，交換機在發送數據包前維持在監聽和學習狀態的時間

STP 計時器

Hello Time是指運行STP協議的設備發送配置BPDU的時間間隔，用於檢測鏈路是否存在故障。交換機每隔Hello Time時間會向周圍的交換機發送配置BPDU報文，以確認鏈路是否存在故障。當網絡拓撲穩定后，該值只有在根橋上修改才有效。

Message Age是從根橋發送到當前交換機接收到BPDU的總時間，包括傳輸延時等。如果配置BPDU是根橋發出的，則Message Age為0。實際實現中，配置BPDU報文每經過一個交換機，Message Age增加1。

Max Age是指BPDU報文的老化時間，可在根橋上通過命令人為改動這個值。Max Age通過配置BPDU報文的傳遞，可以保證Max Age在整網中一致。非根橋設備收到配置BPDU報文后，會將報文中的Message Age和Max Age進行比較：如果Message Age小於等於Max Age，則該非根橋設備會繼續轉發配置BPDU報文。如果Message Age大於Max Age，則該配置BPDU報文將被老化掉。該非根橋設備將直接丟棄該配置BPDU，並認為是網絡直徑過大，導致了根橋連接失敗。

Forward Delay是指端口狀態遷移時間。STP生成樹需要一定的時間，如果選出來的根端口或者指定端口馬上進入轉發狀態的話，可能就會總成臨時工作環路。forward delay機制：新選出來的根端口和指定端口需要經過兩倍的forward delay時間延時后才可以進入用戶數據幀的轉發狀態，保證此時工作拓撲已無環路。