以太网生成树协议

多帧复制和MAC地址表不稳定
PC1在我 在我 的F0/5口 口 去往PC1的帧 的帧 去往 F0/5 SwitchA F0/3
PC1在我 在我 的F0/3口 口
PC1
环路问题的解决——1（生成树协议）
1、主要链路正 常时，断开备份 链路
2、主要链路出 故障时, 故障时,自动启用 备份链路
环路问题的解决——2（链路聚合）
冗余链路出现的问题—环路 环路
广播风暴
发送一个广播帧
冗余链路会造成网络环路 当交换网络中出现环路会产生广播风暴 冗余链路会造成网络环路,当交换网络中出现环路会产生广播风暴、多帧 网络环路, 广播风暴、 复制和MAC地址表不稳定 地址表不稳定等现象。严重影响网络正常运行。 复制和MAC地址表不稳定等现象。严重影响网络正常运行。
Mac:00d0f80000d1 Sw D Sw A Mac:00d0f80000f1 Mac:00d0f80000f2 Sw B
switchB
这样的机制使得高优先级的BPDU在整个 在整个 这样的机制使得高优先级的 网络中传播，交流的结果是： 网络中传播，交流的结果是：
1、交换网络中所有交换机共同选举一台设备为 、 根交换机（ 根交换机（Root Bridge） ）
switchA A为根交换机
switchB
SwitchC
2、所有非根交换机选择一条到达根交换机 、所有非根交换机选择一条到达根交换机 非根交换机选择一条到达 的最短路径
A为根交换机
switchA
RP
switchB switchC
DP
根交换机的选择
根交换机的选择原则： 根交换机的选择原则： 所有交换机首先认为自己是根。 所有交换机首先认为自己是根。 全网选举Bridge ID最小 最小的交换机为根交换 全网选举Bridge ID最小的交换机为根交换
交换机优先级和MAC地址组合 地址组合 机。 交换机优先级和
A为根交换机
switchA
根端口
switchB
switchC
指定端口
5、将交换网络中所有设备的根端口 、将交换网络中所有设备的根端口(RP)和指定 根端口 和 转发状态（ 端口（ ）设为转发状态 ）， 端口（DP）设为转发状态（Forwarding）， 将其他端口设为阻塞状态 阻塞状态（ 将其他端口设为阻塞状态（Blocking） ）
Protocol ID Version Message Type Flags Root Bridge ID Root Path Cost Bridge ID Port ID Message Age Max-Age Time Hello Time Forward Delay Time
生成树协议避免环路
Protocol ID Version Message Type Flags Root Bridge ID Root Path Cost Bridge ID Port ID Message Age Max-Age Time Hello Time Forward Delay Time
2、根路径开销（Root Path Cost）， 个字节： 、根路径开销（ ），4个字节 ）， 个字节： 从发送网桥到根网桥的最小路径开销， 从发送网桥到根网桥的最小路径开销，即最短路径 上所有链路开销的代数和。 上所有链路开销的代数和。 如果是0， 如果是 ，则表示本交换机就是根网桥
PC1 F0/5 验证网卡
SwitchA
F0/1 F0/2
F0/1 F0/2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
SwitchB F0/5
PC2 验证网卡
Vlan10
Trunk链路 链路
Vlan10
把两条物理链路聚合成一条逻辑链路， 拆除环路
案例拓扑结构
服务器群
ISP
行政楼
总装配楼
信息中心
双链路千兆光纤
单链路千兆光纤
课程议题
生成树协议STP 生成树协议STP
首先是以太网帧头，包括 头部（ 首先是以太网帧头，包括DLC头部（目标 以太网帧头 头部 目标MAC、源MAC，长 、 ， ）、LLC（逻辑链路控制子层）头部，接下来是 字段， 度）、 （逻辑链路控制子层）头部，接下来是BPDU字段， 字段 最后是为了补齐60字节边界用的DLC填充字节。 字节边界用的 填充字节。 最后是为了补齐 字节边界用的 填充字节
生成树协议
v0
生成树协议
v3
v1 v4 v7 v5
v2 v6
根 v0 v1 v3 v7 v4 v5 v2 v6 v3 v7 v1
根 v0 v2 v4 v5 v6
生成树协议
生成树协议概述
生成树协议（spanning-tree protocol）由 生成树协议（ ） IEEE 802.1d标准定义。 标准定义。 标准定义 生成树协议的作用是为了提供冗余链路， 生成树协议的作用是为了提供冗余链路，解决 环路问题 网络环路问题。 网络环路问题。 生成树协议通过SPA（生成树算法）生成一个 生成树协议通过 （生成树算法） 没有环路的网络，当主要链路出现故障时， 没有环路的网络，当主要链路出现故障时，能 够自动切换到备份链路，保证网络的正常通信。 够自动切换到备份链路，保证网络的正常通信。
S3550 F0/23 F0/24
F0/23 S2126
F0/24
外部网
VLAN2
VLAN3
企业内部网
课程议题
交换网络中的冗余链路
网络中存在的单点故障 单点故障
故障
网络中的单点故障可导致网络的无法访问 网络中的单点故障可导致网络的无法访问 单点故障
交换网络中的冗余链路 冗余链路
故障
在网络中提供冗余链路 在网络中提供冗余链路解决单点故障问题 冗余链路解决单点故障问题
当交换机的一个端口收到高优先级的BPDU（更小的 （ 当交换机的一个端口收到高优先级的 Root Bridge ID、更小的 、更小的Root Path Cost、更小的 、 Bridge ID、更小的 、更小的Port ID等），就在该端口保存这 等），就在该端口保存这 些信息，同时向所有端口更新并传播信息。 些信息，同时向所有端口更新并传播信息。 如果收到比自己低优先级的BPDU，交换机就丢弃信 如果收到比自己低优先级的 ， 息。 switchA Switch C
Protocol ID Version Message Type Flags Root Bridge ID Root Path Cost Bridge ID Port ID Message Age Max-Age Time Hello Time Forward Delay Time
3、发送网桥ID（Bridge ID）， 个字节，其中： 、发送网桥 （ ），8个字节 ）， 个字节，其中： 2个字节的网桥优先级（priority），默认值是： 个字节的网桥优先级 ），默认值是 个字节的网桥优先级（ ），默认值是： 0x8000（即32768） （ ） 6个字节的发送网桥的 个字节的发送网桥的 个字节的发送网桥的MAC地址 地址
STP的基本概念
STP利用 利用BPDU（Bridge Protocol Data Unit，网桥协 利用 （ ， 议数据单元）在交换机之间交流网络拓扑信息。 议数据单元）在交换机之间交流网络拓扑信息。 STP BPDU是一种二层协议数据单元。目的 是一种二层协议数据单元。 是一种二层协议数据单元 目的MAC是多播地 是多播地 址01-80-c2-00-00-00（Bridge_group_addr：网桥 （ ： 组多播地址），所有支持STP协议的交换机都会接受并处 ），所有支持 组多播地址），所有支持 协议的交换机都会接受并处 理收到的BPDU。 理收到的 。 该协议数据单元的数据区里携带了用于生成树计算的所有 信息。 信息。
生成树协议
案例拓扑结构
服务器群
ISP
行政楼
总装配楼
信息中心
双链路千兆光纤
单链路千兆光纤
技术需求分析
需求：在关键区域，网络链路故障时能够 不影响网络使用。 分析：用冗余链路（备份链路）技术保证 网络稳定，提高网络的健壮性。 问题：有环路出现。
实验拓扑
FTPserver
S1/2 A F1/0 S1/2 B F1/1
Protocol ID Version Message Type Flags Root Bridge ID Root Path Cost Bridge ID Port ID Message Age Max-Age Time Hello Time Forward Delay Time
5、报文已存活的时间（Message Age）， 个字节 、报文已存活的时间（ ），2个字节 ）， 6、最大存活定时器（Max-age time），当一段时间 ），当一段时间 、最大存活定时器（ ）， 未收到任何BPDU， Message Age达到 达到Max-Age 未收到任何 ， 达到 网桥则认为该端口连接的链路发生故障。 时，网桥则认为该端口连接的链路发生故障。默认 值是20s 值是
BPDU格式
Protocol ID Version Message Type Flags Root Bridge ID Root Path Cost Bridge ID Port ID Message Age Max-Age Time Hello Time Forward Delay Time
1、根网桥ID（Root Bridge ID），共8个字节，包含： 、根网桥 （ ），共 个字节 包含： 个字节， ）， 2个字节的网桥优先级（priority），默认值是： 个字节的网桥优先级 ），默认值是 个字节的网桥优先级（ ），默认值是： 0x8000（即32768） （ ） 6个字节的根交换机 个字节的根交换机 个字节的根交换机MAC地址 地址