STP协议

目录

STP的基本概念：

桥ID（Bridge ID）：

根桥：

开销（Cost）：

RPC（根路径开销）：

Port ID：

BPDU：（网桥协议数据单元）

配置BPDU：STP计算拓扑的关键

 配置BPDU的原则：

BPDU转发过程：

TCNBPDU：

STP的计算过程：

 STP的接口状态：

拖布变更  -  根桥故障

 拖布变更  -  直连链路故障

  拖布变更  -  非直连链路故障

 拓扑变化导致Mac地址错误

STP基本配置

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 单设备”链路备份“方案 —— STP

STP生成树技术：避免二层网络链路中出现环路的问题。

环路问题：形成广播风暴，消耗交换的资源，导致网络瘫痪

STP协议：可以解决网络中环路问题，也可以做到网络中的链路冗余，当网络中的拓扑结构发生变化时，STP能够感知和自适应生成新的拓扑结构，保证网络的可靠性。

STP的基本概念：

桥ID（Bridge ID）：

IEEE802.1D规定BID由高16位的桥优先级和低48位的桥MAC地址构成。，每一台运行STP的交换机都拥有一个唯一桥ID，在STP中，BID最小的设备会被选作位根桥。

根桥：

STP主要作用是在整个交换网络中计算出一个无环的树，根桥是这个树的树根，STP在工作时，会先计算出树根，在从树根计算出一个无环的网络拓扑，在STP中，BID最小的会被选举为根桥。BID比较过程中，会先比较高16位的优先级，优先级相同则会比较低48位的Mac地址，拥有最下mac地址的位根桥。

开销（Cost）：

每一个激活STP的接口，都会维护该接口到根交换机的路径开销。开销的大小与带宽，工作模式和STP Cost计算方法有关，用户也可以通过命令调整接口的COst值。

RPC（根路径开销）：

交换机的某接口到根桥的开销总和，即为RPC。一个设备从某一接口到达根桥的RPC等于从根桥到交换机所有入接口的Cost总和。

Port ID：

运行STP的交换机使用接口ID来表示每个接口，每个接口ID主要用于特定场景下的接口选举。

接口ID由两部分组成，高4位的接口优先级和低12位的接口编号。

在激活STP的接口会维护一个缺省的STP优先级，华为的是128。

BPDU：（网桥协议数据单元）

BPDU是STP协议的报文，使用STP协议的交换机之间，使用BPDU交换信息。

BPDU有两种：

配置BPDU：STP计算拓扑的关键

TCNBPDU：网络发生变化时，出发TCNBPDU（比如根桥宕机，从新选举根桥）

 配置BPDU的原则：

STP按照如下顺序进行配置最优BPDU：

1，最小的根桥ID（选根桥）

2，最小的RPC（选根接口）

3，最小的网桥ID

4，最小的接口ID

这里每个原则都对应STP报文中的字段，第一条是用来选举根桥，后面用来选举根接口和指定接口。

BPDU转发过程：

TCNBPDU：

拓扑变化时，发现故障的交换机会发送TCNBPDU，用来更新网络拓扑、根端口，指定端口，和Mac地址表。

STP的计算过程：

选举根桥  ——>  选举跟接口 ——> 选举制定接口 ——> 选举非指定接口（阻塞那些端口）

1，选举根桥

STP在交换网上工作时，每个交换机都会发送BDPU，认为自己是根桥，最后在比较过程中，选举BID最小的交换机作为根桥。

一个连续的交换网络中，只有一个根桥。

根桥的角色可以抢占，为了保护网络稳定，可以将根桥的优先级设置为0。

2，选举根端口（在每一个非根桥上选举根端口）

每一个交换上，有且只有一个距离根桥开销最小的接口，这就是根端口 

3，选举制定接口（在非根桥上选举一个发送端口，这个端口到根桥的开销也是最小的）

 

 如：

SW3发来的BPDU：根桥：SW1，RPC：20000，BID：SW3，port ID:128.23

SW2发来的BPDU：根桥：SW1，RPC：20000，BID：SW2，port ID:128.23

此时要选举出SW3和SW2之间的指定端口，那么就要比较他们的字段，根桥和RPC相同，sw2的BID小于sw3的BID，那么最后选择sw2的23接口作为sw2和sw3之间的指定端口。

4，选举非指定端口：（如果既不是指定端口，也不是根端口，那么就是非指定端口，堵塞）

 STP的接口状态：

禁用：接口被关闭

阻塞：接口被STP阻塞，不能发送BPDU，但是会侦听BpDU，不能发送业务数据，也不会学习Mac地址

侦听：接口接受和转发BPDU，但是不能转发业务数据，用来选举根桥和根端口等

学习：接口侦听业务数据，但是不转发业务数据，在收到业务数据时学习Mac地址

转发：进行所有数据的转发，此时接口一定是跟接口或者是指定接口

 STP状态迁移场景：

拖布变更  -  根桥故障

 如果根桥故障：

等待20秒还没有收到根桥发来的BPDU，就会进行重新选举，在选举过程中，在侦听会由15秒的时间，用来选择根接口和指定接口、阻塞非指定端口，在学习状态会有15s的时间学习mac地址。

所以根桥故障会消耗50s的时间才能恢复链路运转。

 拖布变更  -  直连链路故障

如果直连出现问题，就会启动阻塞的端口，会由30s时间的侦听和学习。

  拖布变更  -  非直连链路故障

sw1和sw2之间出现故障，但是sw2可以通过sw3收到sw1的消息，就是非直连链路故障

sw2和sw1链路故障，此时sw2没有根接口，那么sw2就会发送BDPU宣称自己位根节点，此时sw3收到sw2的BPDU，也受到了sw1的BpDU，sw3会等待20s，如果20s内收到了sw1的BPDU，就会向sw2转发sw1的BPDU，此时sw2，就会进入侦听和学习状态，各是5秒，链路才能恢复。

所以工耗时50s。

 拓扑变化导致Mac地址错误

当链路发生拓扑变化，此时mac地址表会出现错误，那么就需要快速的老化mac地址表，从新学习

 所以在链路故障后，发现故障的交换机会发送TCNBPDU给相邻交换机，相邻交换机回复TCA，然后将TCN转发给根桥，根桥会恢复一个TC，告诉链路中所有的交换机，更新mac地址老化时间（300s -> 15s），重新学习mac地址

 

STP基本配置

配置STP协议

stp mode stp | rstp | mstp //配置stp或者rstp或者mstp

（可选）手动设置根交换机

stp root primary //设置根交换机，优先级0

（设置备份交换机）

stp root secondary //设置备份交换机，优先级4096

（可选）配置优先级

stp priority 值 //缺省情况下为32768

（可选）配置接口开销值

stp pathcost-standard  dotld-1998  | dotlt  | legacy //配置开算计算算法
stp cost 值 //设置接口开销值

（可选）配置接口优先级

stp priority 值//接口优先级默认128

stp enable  //启动stp