stp技术详解

用途 发送和接收用户数据 构建网桥表 构建“活动”拓朴 只接收BPDU 强制关闭
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生成树计时器
❖ 交换机开机需要等待30秒时间开始转发数据
❖ 当某个正在使用的链路断掉，阻塞的端口需要50秒时间开 始转发数据
50秒 35秒 20秒
15秒 15秒 20秒
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转发 学习 倾听
100M
100M
根网桥上的端口 都是指定端口
Root Bridge
DP
Root Port
DP
DP
A
优先级：4096 MAC地址： 000d.2800.b100
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100M
B
优先级：32768 MAC地址：
000d.2800.b101
STP计算结果
经过STP计算，最终的逻辑结构为无环拓朴
100M
100M 100M
BID：32768 000d.2805.c100
B
C BID：32768 000d.2810.d100
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D BID：32768 000d.2811.e100
BPDU（桥协议数据单元）
交换机之间使用BPDU来交换STP信息
BPDU
有没有想过，交换机 怎么知道其他交换机
100M
0
32768.000d.2800.b101
xxxx
A
网桥ID： 4096.000d.2800.b100
100M
B
网桥ID： 32768.000d.2800.b101
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STP使用BPDU计算根路径成本2-1
根网桥发送根路径成本为0的BPDU
字段 根网桥ID 根路径成本 发送网桥ID 端口ID
因此现在在交换机的网络中 仍然沿用网桥这一术语
第一步：选择根网桥
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选择根网桥的依据
网桥ID（BID）
› 网桥ID是唯一的，交换机之间选择BID值最小的交 换机作为网络中的根网桥
网桥优先级
选择根网桥的目的是为了给将 生成的树形网结桥构的确M定AC一地个址树根
2字节 取值范围：0 ～ 65535
字段 根网桥ID 根路径成本 发送网桥I字D 段 端口根ID网桥ID
根路径成本 发送网桥ID 端口ID
值
网桥ID：
4096.000d.2800.bC100
32768.000d.2800.b102
0 当全网所有的交换机接收到全部的 40B一9P的6D.0一U0并0个d作根.120比8网0值0较M桥0.后b1，00就可以选择出唯 xxxx4096.000d.2800.b100
计时器值，用于说明生成树用多长 时间完称它的每项功能
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STP使用BPDU选择根网桥2-1
交换机启动时，假定自己是根网桥，在向外发送的 BPDU中，根网桥ID字段填写自己的网桥ID
网桥ID：
C
32768.000d.2800.b102
字段
根网桥ID 根路径成本 发送网桥ID 端口ID
缺省值：32768
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6字节
STP选择根网桥举例
根据网桥ID选择根网桥
以本拓朴为例， 介绍STP的计算 过程
优先级：32768
C
MAC地址：
000d.2800.b102
下一步：选择根端口
Root Bridge
A
优先级：4096 MAC地址： 000d.2800.b100
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STP协议介绍
STP － Spanning Tree Protocol（生成树协议） 逻辑上断开环路，防止广播风暴的产生 当线路出现故障，断开的接口被激活，恢复通
信，起备份线路的作用
C
A
B
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STP的算法
STP将一个环形网络生成无环拓朴的步骤：
› 选择根网桥（Root Bridge） › 选择根端口（Root Ports） › 选择指定网S端T桥P口是是在交（网换D桥机e基的s础前ig上身n开，a发由t的e于d， Ports）
值 4096.000d.2800.bC100
0
4096.000d.120800M0.b100 xxxx
网桥ID： 32768.000d.2800.b102
100M
Root Bridge
A
网桥ID： 4096.000d.2800.b100
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100M
B 网桥ID： 32768.000d.2800.b101
数据的流向
VLAN 1 －5的 根网桥
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VLAN 6－10 的 根网桥
PVST的配置命令2-1
启用生成树
Switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list
设置为根网桥后， 优先级变成24576
设置根网桥
Switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list root primary
DP
100M
100M 100M
RP 100M
C
DP
BID：32768
000d.2810.d100
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BID：32768 000d.2805.c100 RP
B DP
100M
RP
Block
D BID：32768 000d.2811.e100
经过STP计算后的逻辑拓朴
BID：32768 000d.2800.b100 Root Bridge A
优先级：32768
C
MA备C地份址线：路
000d.2800.b102
100M
A
优先级：4096 MAC地址： 000d.2800.b100
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100M
B
优先级：32768 MAC地址：
000d.2800.b101
STP举例
BID：32768 000d.2800.b100 Root Bridge A
100M
Root Bridge
A
优先级：4096 MAC地址： 000d.2800.b100
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Root Port
100M
B
优先级：32768 MAC地址：
000d.2800.b101
选择指定端口的依据
在每个网段上，选择1个指定端口
› 根桥上的端口全是指定端口 › 非根桥上的指定端口：
端口ID
端口ID的组成
端口优先级
端口编号
8位
8位
取值范围：0 ～ 255 缺省值：128
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STP选择根端口举例
在非根桥上， 选择一个根端口（RP）
在B和C上，到达A
最近的端口是B和
C
C的根端口 Root Port
优先级：32768 MAC地址：
000d.2800.b102
下一10步0M：选择指定端口
STP使用BPDU计算根路径成本2-2
其他交换机接收到根网桥的BPDU后，在根路径成本上添 加接收接口的路径成本，然后转发
网桥ID：
C
32768.000d.2800.b102
交换机保存接口的根路径成本到内存中
字段
100M值
根网桥ID
4096.000d.2800.b100
100M
根路径成本
19
发送网桥ID
100值M 32768.000d.2800.b101
0
32768.000d.2800.b101
xxxx
A
网桥ID： 4096.000d.2800.b100
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100M
100M
B
网桥ID： 32768.000d.2800.b101
STP使用BPDU选择根网桥2-2
当接收到其他交换机发出的BPDU后，比较网桥ID，选择 较小的添加到根网桥ID中
VLAN1 VLAN3
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经过STP计算，会有一条 链路被断开
PVST（按VLAN生成树）
PVST是Cisco私有的，为每个VLAN构造一棵 生成树
VLAN1 VLAN2
VLAN2 VLAN3
VLAN1 VLAN3
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PVST+
❖ PVST＋
▪ Cisco私有 ▪ 可以与CST互操作 ▪ 用来连接PVST与CST区域
根路径成本最低 端口所在的网桥的ID值较小 端口ID值较小
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STP选择指定端口举例
在每个网段选择1个指定端口（DP）
这个端口既不是根端
口，也不是指定端口，
STP将这个端口阻塞
（Block）
C
0优0M0先dA在网上.级2C8这桥的：地0个I端03址D.2b网较口：716段小为082上，指，所定以端B的口B
B
优先级：32768 MAC地址：
000d.2800.b101
选择根端口的依据
在非根网桥上选择一个到根网桥最近的端口 作为根端口
选择根端口的依据是：
› 根路径成本最低 › 直连的网桥ID最小 › 端口ID最小
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根路径成本
根路径成本－是网桥到根网桥的路径上所有 链路的成本之和
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BPDU包含的关键字段
字段 协议ID 版本号 报文类型 标记域 根网桥ID 根路径成本 发送网桥ID 端口ID 报文老化时间 最大老化时间 访问时间 转发延迟
字节 2 1 1 1 8 4 8 2 2 2 2 2
作用
标识是配置BPDU还是TCN BPDU
用于通告根网桥的ID 说明这个BPDU从根传输了多远 发送这个BPDU网桥的ID 发送报文的端口的ID
32768.000d.2800.b101 100M
端口ID
Root Bxrxidxgxe
A
网桥ID： 4096.000d.2800.b100
B
网桥ID： 32768.000d.2800.b101
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生成树端口的状态
❖ 交换机端口的5种STP状态
状态 转发（Forwarding） 学习（Learning） 侦听（Listening） 阻塞（Blocking） 禁用（Disable）
PVST+区域 PVST区域
CST区域
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PVST的配置
生成树自动运 行，为什么还 要进行配置？
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PVST在实际中的应用
❖ 配置网络中比较稳定的交换机为根网桥 ❖ 利用PVST实现网络的负载分担
V1－V10
V1－V10
接入交换机
V1－V10
VLAN 1－5 V数LVV据ALL的的N的AA根根NN1流－端端66向－－5口口1100
路径成本：19
路径成本：100
Port 1
A
B
C
Root Bridge
C的Port 1根路径成本＝19＋100＝119
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路径成本
路径成本根据链路带宽的高低规定
链路பைடு நூலகம்宽（Mb/s）
10
100
16
62
45
39
100
19
155
14
622
6
1000
4
10000
2
路径成本
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STP协议
学习目标
能够通过配置交换机的网桥优先级，来选择 合适的根网桥，使网络的整体稳定性提高
能够通过PVST的配置实现交换网络的负载分 担
› 理解STP的工作原理 › 了解PVST与CST的区别 › 掌握PVST的配置命令
能够正确的配置上行速链路和速端口 能够配置EthernetChannel
› Bridge Protocol Dat的哪a网个U桥端nI口Dit？的－怎根么路桥知径协道成议数据单元
使用组播发送BPDU，本组最小播？ 地址为：
01-80-c2-00-00-00
BPDU分为2种类型：
› 配置BPDU － 用于生成树计算
› 拓朴变更通告（TCN）BPDU － 用于通告网络拓 朴的变化
| secondary
修改网桥的优先级优先级的值为4096 的倍数
Switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list priority
Bridge-priority
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PVST的配置命令2-2
修改端口成本
Switch(config-if)#spanning-tree vlan vlan-list cost cost
转发延迟 转发延迟 最大寿命
阻断
阶段总结
如何确定哪些端口被block，哪些端口的状态 为forward
› 选举根网桥 › 选举根端口 › 选举指定端口
生成树端口的状态 生成树计时器
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VLAN与STP
❖ 标准的生成树协议（CST）不考虑VLAN
VLAN1 VLAN2
VLAN2 VLAN3
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本章结构
STP协议
STP的功能 STP的工作原理 PVST
防止广播风暴 算法 BPDU包 生成树端口的状态 工作原理 配置
EthernetChannel
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交换机工作原理
根据MAC地址表转发数据帧，如果地址未知，则广播
A查MAC地址表，
目的地址在表中不
存A广在播这个数据帧
C
A aa
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B bb
广播风暴的产生
当网络中存在物理环路，会产生广播风暴
广播风暴最终会导 A标查地M址A在C地表址中表不，存目在，致网交络换C资机源死耗机尽！， A广播这个帧
形B成与双C查向M广A播C环地，址表， 广未播知永目远标不地会址停，止B，与C
广产播生该广帧播风暴
A
B
aa
bb