第九章 ?STP生成樹
9.1 生成樹的工作原理
- 選舉一個(gè)根橋（根交換機(jī)）
- 每一個(gè)非根橋上選舉一個(gè)根端口（去往根橋最近的端口）
- 在每一個(gè)鏈路上選舉一個(gè)指定端口（向樹的下游轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)）
- 阻塞剩余的非根端口，非指定端口。
9.2 基本概念
- 根橋：生成樹的樹根
- 通過比較橋ID（稱為BID），選擇所有的相連二層設(shè)備中的橋 ID，越小越優(yōu)
- 橋ID：由橋優(yōu)先級(jí)（16bit）和橋MAC地址（48bit）組成（先比較橋優(yōu)先級(jí)，再比較橋MAC地址）
- 橋優(yōu)先級(jí)16bit中，僅高4bit位有效，高四位沒變化一次，是一個(gè)新的優(yōu)先級(jí)。即橋優(yōu)先級(jí)的步長是4096，默認(rèn)值是32768。
- Cost值：每一個(gè)啟用生成樹的接口維護(hù)一個(gè)STP Cost值，具體默認(rèn)Cost值與接口的工作模式，帶寬大小相關(guān)，帶寬越大，Cost值越小。
- RPC（根路徑開銷）：從本設(shè)備的接口到達(dá)根橋沿途的出接口的開銷值之和。
- PID（接口ID）：接口優(yōu)先級(jí)和接口編號(hào)組成，高4bit位為接口優(yōu)先級(jí)，默認(rèn)128；低12bit位為接口編號(hào)。接口優(yōu)先級(jí)的步長16。
- BPDU（橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元）：交換機(jī)通過交互BPDU攜帶必要參數(shù)，完成STP的選舉過程。配置BPDU、TCN BPDU
9.3 BPDU報(bào)文的內(nèi)容
按照三個(gè)區(qū)域記憶：
- 報(bào)文本身的參數(shù)：PID（Protocol ID）、PVID、BPDU type、Flags
- 選舉參數(shù)：Root ID、RPC、BID、PID（port ID）
- 時(shí)間參數(shù)：消息壽命、Max Age、Hello time、Forward Delay
9.4 BPDU的傳遞
9.5 STP的端口角色
- RP端口（root port）：根端口，非根交換機(jī)上距離根橋最近的端口（非根交換機(jī)上所有接口中收到最優(yōu)BPDU的接口），連接根橋方向（上游）的端口
- DP端口（Design port）：指定端口，連接下游交換機(jī)的端口。
- AP端口（Alternate port）：去往根橋方向（上游）的RP端口的備份端口，代表去往根橋的另一路徑。
9.6 STP的端口狀態(tài)
| 接口狀態(tài) |
Disable |
Blocking |
Listening |
Learning |
Forwarding |
| 收發(fā)BPDU |
× |
接受不發(fā) |
√ |
√ |
√ |
| 學(xué)習(xí)MAC地址 |
× |
× |
× |
√ |
√ |
| 轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù) |
× |
× |
× |
只接不轉(zhuǎn)發(fā) |
√ |
狀態(tài)切換：
- 設(shè)備的所有接口開始的時(shí)候都是DP角色，Blocking狀態(tài)
- 接口狀態(tài)由Blocking狀態(tài)自動(dòng)切換為Listening狀態(tài)，開始收發(fā)BPDU
- 如果設(shè)備DP端口經(jīng)過選舉之后成為AP接口，則端口狀態(tài)切換為Blocking狀態(tài)。
- 時(shí)間推移，如果DP端口沒有被選舉為AP端口，則經(jīng)過Forwarding Delay時(shí)間（轉(zhuǎn)發(fā)延遲時(shí)間15s）后，狀態(tài)由Listening狀態(tài)切換為Learning狀態(tài)（15s預(yù)留給拓?fù)涫諗康模?/li>
- 時(shí)間推移，DP端口沒有被選舉為AP端口，則再次經(jīng)過Forwarding Delay時(shí)間（轉(zhuǎn)發(fā)延遲時(shí)間15s）后，狀態(tài)由Learning切換為Forwarding狀態(tài)。（15s，預(yù)留給MAC地址學(xué)習(xí)的，避免學(xué)習(xí)到錯(cuò)誤的MAC地址。）
9.7 STP故障恢復(fù)
- 根橋故障：非根橋需要老化根橋的BPDU（20s），需要重新選舉根橋，接口狀態(tài)切換為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)（2轉(zhuǎn)發(fā)延遲=30s），最終需要50s恢復(fù)。
- 直連故障：設(shè)備仍然能接收到根橋的BPDU，不需要進(jìn)行BPDU老化，只需要切換AP接口到RP，經(jīng)過2個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)延遲時(shí)間（30s），進(jìn)入到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。
- 非直連故障：設(shè)備無法收到根橋的的BPDU，也沒有AP作為RP的備份，此時(shí)，原RP端口故障，則需要等待20sBPDU老化時(shí)間，以及狀態(tài)切換后重新選舉接口角色重新確定后，進(jìn)入到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的時(shí)間（2個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)延遲時(shí)間）?？偣?0s左右。
9.8 STP拓?fù)渥兏鼨C(jī)制
拓?fù)渥兏约癕AC地址表項(xiàng)更新的具體過程如下：
- SW3感知到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化后，會(huì)不間斷地向SW2發(fā)送TCN BPDU報(bào)文。
- SW2收到SW3發(fā)來的TCN BPDU報(bào)文后，會(huì)把配置BPDU報(bào)文中的Flags的TCA位設(shè)置1，然后發(fā)送給SW3，告知SW3停止發(fā)送TCN BPDU報(bào)文。
- SW2向根橋轉(zhuǎn)發(fā)TCN BPDU報(bào)文。
- SW1把配置BPDU報(bào)文中的Flags的TC位設(shè)置為1后發(fā)送，通知下游設(shè)備把MAC地址表項(xiàng)的老化時(shí)間由默認(rèn)的300 s修改為Forward Delay的時(shí)間（默認(rèn)為15 s）。
最多等待15 s之后，SW2中的錯(cuò)誤MAC地址表項(xiàng)會(huì)被自動(dòng)清除。此后，SW2就能重新開始MAC表項(xiàng)的學(xué)習(xí)及轉(zhuǎn)發(fā)操作。文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-815799.html
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