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1.STP概念
1.1 STP选举过程
1.1.1 根桥和根端口的选举
1.1.2 端口角色的选举
2.STP端口状态解释及转换
2.1 STP的五种端口状态
2.2 STP过程中的两种常见问题
3.STP的拓扑改变条件及流程
3.1 STP的拓扑改变流程
3.2 STP拓扑改变的条件
3. STP华为eNSP实验
1.STP概念
为了提高网络可靠性,交换网络中通常会使用冗余链路。然而。冗余链路会给交换网络带来环路风险,并导致广播风暴以及MAC地址表不稳定等问题,进而会影响到用户的 通信质量。生成树协议STP(Spanning Tree Protocol)可以在提高可靠性的同时又能避免环路带来的各种问题。
STP协议的原理:找到交换网络中的冗余链路,然后阻塞一端,避免环路。
STP协议的版本:IEEE 802.1D(STP)、IEEE 802.1W(RSTP-Rapid)、IEEE 802.1S(MSTP-Multiply 华为私有协议)
HUB网络就算存在冗余链路引也不会出现环路,因为HUB工作在物理层,工作模式为半双工。
1.1 STP选举过程
STP的选举过程:
1. 选举一个根桥 在一个交换网络中选举一个根桥,根桥是设备的概念。默认情况下所有设备都是根桥,通过交互BPDU包优选BID小的设备作为根桥,在STP根桥选举后只会由根桥每隔2秒发送一次BPDU包,其它的非根桥接收后转发。
2.每个非根交换机选举一个根端口 根桥选举后,交换网络中的其它设备都是非根桥,每个非根桥还需要选举一个到达根桥最短路径的端口成为根端口。注:非根桥只能由一个根端口
3.每个网段选举一个指定端口 每条链路上还需要选举一个指定端口,默认情况下根桥的所有端口都是指定端口
4.阻塞非根,非指定端口 既不是根端口也不是指定端口的其它端口需要被阻塞。不能转发数据帧。
所有配置了STP协议的交换机都会发送BPDU(桥协议数据单元)报文,通过交互BPDU报文选举设备角色和端口角色。
BPDU包是通过组播的方式发送的。目的MAC地址:01-80-C2-00-00-00
STP BPDU包结构:
Protocol id=00(生成树协议)
Protocol Version= 00(STP)02(RSTP)03(MSTP)
BPDU Type = 00(Config BPDU)80(TCN BPDU)
BPDU Flags = TC(拓扑改变)TCA(拓扑改变确认)这些Flags只有在配置BPDU包中被置位
STP协议中包含一些重要的时间参数,这里举例说明如下:
Hello Time是指运行STP协议的设备发送配置BPDU的时间间隔,用于检测链路是否存在故障。交换机每隔Hello Time时间会向周围的交换机发送配置BPDU报文,以确认链路是否存在故障。当网络拓扑稳定后,该值只有在根桥行修改才有效。
Message Age:如果配置BPDU是根桥发出的,则Message Age为0.否则,Message Age是从根桥发送带当前桥接接收到BPDU的总时间,包括传输时延等。实际实现中,配置BPDU报文每经过一个交换机,Message Age增加1.
Max Age是指BPDU报文的老化时间,可在根桥上通过命令人为改动这个值。Max Age通过配置BPDU报文的传递,可以保证Max Age在整网中一直。非根桥设备收到配置BPDU报文后,会将报文中的Message Age和Max Age进行比较;如果Message Age小于Max Age,则该非根桥设备会继续转发配置BPDU报文。如果Message Age大于Max Age,则该设置BPDU报文会被老化掉。该非根桥设备将直接丢弃该配置BPDU,并认为Hi好网络直接过大,导致了根桥连接失败。
设备角色:根桥、非根桥
端口角色:根端口、指定端口、替代端口
1.1.1 根桥和根端口的选举
根桥的选举:
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