# STP：生成树协议 背景 - 在二层网络为了提高网络的可靠性，采用链路冗余的方式，容易造成二层环路问题 ## 二层环路带来的问题 1. 广播风暴 - 交换机在不同的接口重复收到相同的数据帧 2. MAC地址漂移（MAC地址的震荡） - 交换机在不同的接口频繁的学习到相同的MAC地址 ## STP的作用 - 在实现链路冗余的同时，解决二层环路问题 ## 实现原理 - 通过逻辑上的阻塞端口，实现解决二层环路的问题 ## STP的工作原理 1. 选择出一个根桥（有且只有一个） 2. 在每台非根交换机上选举出一个根端口(RP，有且只有一个) 3. 在每条链路上选举出指定端口（每台交换机上可以有多个) 4. 阻塞所有非根非指定端口 ## 端口角色 - 根端口（RP） - 接收最优的配置BPDU，最终状态会停在转发状态 - 指定端口（DP) - 转发最优的配置BPDU，最终会停在转发状态 - 阻塞端口（AP） - 储存最优的配置BPDU，最终会停留在阻塞状态 ## STP的两种报文 1. 用于选举根桥，根端口，指定端口，计算最短路径树，并且在协议稳定之后，维护STP（每hellotime=2s发送一次） - 参数  - PRID：协议版本，STP固定为0 - PVI：协议版本标识，STP（0）PSTP（0）MSTP（3） - BPDU的类型：配置BPDU（0x00），TCN BPDU （0x80） - flags：标识，在STP中只使用两个比特位，最高比特位TCA，最低比特位TC - root id：根桥的BID - PRC：根路径的开销，到达根桥的STP cost - Brideg ID：BPUD发送桥的ID - port ID：端口ID，BPUD发送交换机的端口 - massage age：消息生存时间，每经过一个交换机+1 - Max age：配置BPDU在设备中最大的保存时间，称为最大生存时间 - hello time：发送BPUD的周期间隔时间，每2S发送一次 - forward delay：状态迁移时的延时，转发延迟，15S 2. TCN BPDU：用于通告上游设备拓扑出现变化 ## 选举过程 - ### 根桥的选举 1. 所有运行了STP协议的交换机在一开始的情况下都认为自己是根桥，根桥的所有端口都是指定端口，所以都会朝其他交换机发送配置BPDU 2. 通过比较配置BPDU中携带的BID，越小越优先，选举出根桥 - BID：桥ID，由桥优先级（2B）和MAC地址（6B）组成，8B - 桥优先级：范围0-61440，默认32768，步长4096，桥优先级只使用了前4比特 - 11110000-00000000 - 选举过程 1. 先比较桥优先级，越小越优先 2. 桥优先级相同，则比较,MAC地址，越小越优先 - ### 确定端口角色 1. 在每台非根交换机上，选举出一个根端口（RP） - 选举过程 1. 先比较RPC，越小越优先 2. 若RPC相同，则比较对端BID，越小越优先 3. 若对端BID相同，则比较对端PID，越小越优先 - 端口优先级：范围0-240，默认128，步长16 端口优先级只使用了前4比特：11110000 4. 若对端PID相同，则比较本端PID，越小越优先 2. 在每条链路上选举出一个指定端口（DP） - 选举过程 1. 先比较RPC，越小越优先 2. 若RPC相同，则比较本端BID，越小越优先 3. 若本端BID相同，则比较本端PID，越小越优先 3. 阻塞所有非根、非指定端口，称为堵塞端口（AP） ## STP的端口状态  - disable（禁用） - （没有开启STP功能），链路down/链路断开，处于此状态不接受也不处理 - Blocking（阻塞） - STP初始化运行，（刚使能STP协议），链路刚UP，能接收能处理BPDU，但是不转发用户流量 - Listening（侦听） - 接收并处理配置BPDU，但是不转发用户流量，要迁移到学习状态，需要经过一个forwarding delay ，15s - Learning（学习） - 接收并处理配置BPDU，可以学习MAC地址，不能转发用户流量，迁移至转发状态，需要经过转发延迟，15s - Forwading（转发） - 可以接受并处理BPDU，也可以学习MAC地址，也可以转发用户流量 ## STP故障的恢复时间（收敛时间） 根桥故障 - 50S - BPDU的老化时间+2个老化延迟 直连故障 - 30s 非直连故障 - 50s ## 拓扑博变更导致的MAC表刷新 - 当交换机感知到拓补发生变化，会向上游发送TCA置位的配置BPDU，并继续向上游转发TCN BPDU，直到根桥收到 - 当上游交换机收到TCN BPDU后，向下游交换机发送TCA置位的配置BPDU，并继续向上游转发TCN BPDU，直到根桥收到 - 根桥收到后，向下游交换机发送一个TC置位的配置BPDU - 下游交换机收到后，将MAC地址表老化时间从原有的300s改为15s，并继续向下游交换机转发TC置位的配置BPDU 最后修改：2021 年 08 月 23 日 © 允许规范转载 打赏 赞赏作者 支付宝微信 赞 如果觉得我的文章对你有用，请随意赞赏
4 条评论
作者的情感表达细腻入微，让人在阅读中找到了心灵的慰藉。
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