STP协议
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端口优先级 1 Byte 接口编号 1 Byte
STP的工作过程
阻塞不是随机的，到底开放哪个端口，阻塞哪个端口，是通过STP算法计 算，然后通过交换BPDU选举得出来的 STP启动时，交换机所有端口都处于阻塞状 态 第一步：选举一个根网桥 第二步：在每个非根网桥上选举一个根端 口 第三步：在每个网段上选举一个指定端口 第四步：阻塞非根、非指定端口 那么如何选举？把什么作为判定依据？
选举时先比较路径开销，越小越优先。若路 径开销相同，依次比较发送方网桥ID和发送 方端口ID，越小越优先
选举原则
4.阻塞其他端口： 最后剩下的非根、非指定端口都为阻塞状态。不运作，但会接收BPDU报文，监听 其他正常使用的交换机是否工作正常，如不正常立即启用。 STP配置根端口和指定端口转发流量，非 根、非指定端口阻塞流量。一个逻辑的无 环树状网络就形成了
基本概念
千呼万唤始出来——STP协议
功能概述：在一个成环的网络中运行STP协议，逻辑地阻塞一个或多个端口， 将环路网络修剪成无环路的树型网络，从而避免报文在环路网络中的增生和无 限循环。当线路出现故障，被阻塞的端口又会重新打开，恢复通信，起备份线 路的作用 STP是怎样实现这种功能的？ 通过在网桥之间周期性地交换STP的BPDU（Bridge Protocol Data Unit ，桥 接协议数据单元），实现STP的功能 BPDU分为两类： 配置BPDU和TCN BPDU 配置BPDU：在网络初始化时计算和形成生成树；网络稳定时维护生成树 TCN BPDU：只在拓扑发生变化的时候发出，用来通知相关的交换机网络 发生变化
10 Mbps
100 Mbps
100
19
2000
200
1000 Mbps
10 Gps 结论：带宽越大，STP路径开销越小
4
2
20
2
配置BPDU
配置BPDU包含以下重要信息，完成生成树计算 —根网桥ID —发送方网桥ID —根路径开销 —发送方端口ID 端口ID： ①标识端口的身份信息，交换机中唯一 ②由端口优先级和接口编号组成。端口优先 级范围 0—240，默认值为128。修改时按16 的倍数修改 ③比较时，先比较端口优先级，越小越优先。 若相同，再比较接口编号，越小越优先
STP
生成树协议
产生背景
存在问题： 可靠性不强，容易出现单点故障 单点故障： 一点发生故障，这点支撑的整个网络 机制都可能瘫痪
这种类型的网络存在什么突出问题？
解决办法： 对网络进行冗余处理
产生背景
冗余：
重复配置系统的一些部件, 当系统发生故障时,冗余配置的部 件介入并承担故障部件的工作,由 此减少系统的故障时间，大幅度提 高系统的可靠性。
2.帧的多重复制
由于多台交换机转发数据，可以使目标路由 器接收到几个相同的帧，这在三层路由的一 些协议中，会出现故障。
3.MAC地址表不稳定
由于交换机中MAC表中，一个端口Fra Baidu bibliotek对应多 个MAC地址，而一个MAC无法对应多个端口。 然而在多个交换机同时作用环路时，会造成 MAC表学习重复，使MAC地址对应的端口不 断被覆盖，造成MAC地址表不稳定。
选举原则
3.指定端口选举： 转发根网桥消息的端口 它通过该网段既向根交换机发送流量也从 根交换机接收流量。所以桥接网络中的每 个网段都必须有一个指定端口
指定端口也是根据网桥到根网桥最小根路径 开销来决定 所以根交换机上的每个活动端口都是指定端 口，因为它的每个端口都具有最小根路径开 销，实际是它的根路径开销是0
配置BPDU
配置BPDU包含以下重要信息，完成生成树计算 —根网桥ID —发送方网桥ID —根路径开销 —发送方端口ID 网桥ID： ①标识运行STP的交换机，网络中唯一 ②由网桥优先级与交换机的MAC地址组成 网桥优先级范围0—65535，默认值为32768， 修改按4096的倍数修改 ③比较时，先比较网桥优先级，越小越优先。 若相同，再比较交换机MAC，越小越优先
Listening
Forwarding Delay 15S
•
Learning
如果当网络拓扑变化时，交换机必须重新计算STP， Forwarding Delay 15S 端口的状态会发生改变，重新收敛，重新收敛的时间 可能长达50s Forwarding 如果网络中的拓扑结构变化频繁，网络会频繁地失去 连通性
Forwarding 接收并转发数据，接收并发送BPDU，进 行MAC地址学习
端口状态迁移
RSTP诞生！显著地减少网络拓扑的重新收敛 时间
链路启动时所有端口为阻塞状态，收BPDU报文，最大老化 Blocking 时间（Max Message Age）后没有收到回应，即转入下一步 骤 Max Message Age 20S 默认的Max Message Age是20秒 • 端口被选为指定端口或根端口后，需要从 Blocking状态经Listening和Learning才能 到Forwarding状态 默认的转发延迟Forwarding Delay是15秒
矛盾无处不在！单点故障问题得到 改善，网络系统的可靠性提高了， 但又出现了新的什么问题？
产生背景
网络环路的危害：
1.广播风暴
一个主机或服务器发送一个广播，使形成环路 的交换机不停的洪泛，直到网络堵塞。
有没有一种技术 在不影响冗余的情况下避 免交换机环路的出现？ 交换机是二层设备，没有网络层封装帧的 TTL数
选举原则
1.根网桥选举： 每一个网络选择一个，在所有交换机中网 桥ID越小，越优先 比较时，先比较网桥优先级，越小越优先。 若相同，再比较交换机MAC，越小越优先 2.根端口选举： 接收交换机消息的端口 每一个非根网桥必须选择一个，选举时 先比较根路径开销，越低越优先 若路径开销相同，依次比较发送方网桥 ID和发送方端口ID，越小越优先
STP决定端口转发和阻塞，看似只有这两 个状态，实际上是有五种状态的！
端口状态
端口状态 Disabled Blocking Listening Learning 端口能力 不收发任何报文 不接收或转发数据，接收但不发送BPDU， 不进行MAC地址学习 不接收或转发数据，接收并发送BPDU， 不进行MAC地址学习 不接收或转发数据，接收并发送BPDU， 进行MAC地址学习
网桥优先级 2 Byte 交换机背板MAC地址 6 Byte
配置BPDU
配置BPDU包含以下重要信息，完成生成树计算 —根网桥ID —发送方网桥ID —根路径开销 —发送方端口ID 路径开销：该端口到根网桥的开销，可在交换机端口手动修改 根路径开销：网桥到根网桥的路径上所有链路开销之和 链路速率 802.1d开销 H3C开销
STP的工作过程
阻塞不是随机的，到底开放哪个端口，阻塞哪个端口，是通过STP算法计 算，然后通过交换BPDU选举得出来的 STP启动时，交换机所有端口都处于阻塞状 态 第一步：选举一个根网桥 第二步：在每个非根网桥上选举一个根端 口 第三步：在每个网段上选举一个指定端口 第四步：阻塞非根、非指定端口 那么如何选举？把什么作为判定依据？
选举时先比较路径开销，越小越优先。若路 径开销相同，依次比较发送方网桥ID和发送 方端口ID，越小越优先
选举原则
4.阻塞其他端口： 最后剩下的非根、非指定端口都为阻塞状态。不运作，但会接收BPDU报文，监听 其他正常使用的交换机是否工作正常，如不正常立即启用。 STP配置根端口和指定端口转发流量，非 根、非指定端口阻塞流量。一个逻辑的无 环树状网络就形成了
基本概念
千呼万唤始出来——STP协议
功能概述：在一个成环的网络中运行STP协议，逻辑地阻塞一个或多个端口， 将环路网络修剪成无环路的树型网络，从而避免报文在环路网络中的增生和无 限循环。当线路出现故障，被阻塞的端口又会重新打开，恢复通信，起备份线 路的作用 STP是怎样实现这种功能的？ 通过在网桥之间周期性地交换STP的BPDU（Bridge Protocol Data Unit ，桥 接协议数据单元），实现STP的功能 BPDU分为两类： 配置BPDU和TCN BPDU 配置BPDU：在网络初始化时计算和形成生成树；网络稳定时维护生成树 TCN BPDU：只在拓扑发生变化的时候发出，用来通知相关的交换机网络 发生变化
10 Mbps
100 Mbps
100
19
2000
200
1000 Mbps
10 Gps 结论：带宽越大，STP路径开销越小
4
2
20
2
配置BPDU
配置BPDU包含以下重要信息，完成生成树计算 —根网桥ID —发送方网桥ID —根路径开销 —发送方端口ID 端口ID： ①标识端口的身份信息，交换机中唯一 ②由端口优先级和接口编号组成。端口优先 级范围 0—240，默认值为128。修改时按16 的倍数修改 ③比较时，先比较端口优先级，越小越优先。 若相同，再比较接口编号，越小越优先
STP
生成树协议
产生背景
存在问题： 可靠性不强，容易出现单点故障 单点故障： 一点发生故障，这点支撑的整个网络 机制都可能瘫痪
这种类型的网络存在什么突出问题？
解决办法： 对网络进行冗余处理
产生背景
冗余：
重复配置系统的一些部件, 当系统发生故障时,冗余配置的部 件介入并承担故障部件的工作,由 此减少系统的故障时间，大幅度提 高系统的可靠性。
2.帧的多重复制
由于多台交换机转发数据，可以使目标路由 器接收到几个相同的帧，这在三层路由的一 些协议中，会出现故障。
3.MAC地址表不稳定
由于交换机中MAC表中，一个端口Fra Baidu bibliotek对应多 个MAC地址，而一个MAC无法对应多个端口。 然而在多个交换机同时作用环路时，会造成 MAC表学习重复，使MAC地址对应的端口不 断被覆盖，造成MAC地址表不稳定。
选举原则
3.指定端口选举： 转发根网桥消息的端口 它通过该网段既向根交换机发送流量也从 根交换机接收流量。所以桥接网络中的每 个网段都必须有一个指定端口
指定端口也是根据网桥到根网桥最小根路径 开销来决定 所以根交换机上的每个活动端口都是指定端 口，因为它的每个端口都具有最小根路径开 销，实际是它的根路径开销是0
配置BPDU
配置BPDU包含以下重要信息，完成生成树计算 —根网桥ID —发送方网桥ID —根路径开销 —发送方端口ID 网桥ID： ①标识运行STP的交换机，网络中唯一 ②由网桥优先级与交换机的MAC地址组成 网桥优先级范围0—65535，默认值为32768， 修改按4096的倍数修改 ③比较时，先比较网桥优先级，越小越优先。 若相同，再比较交换机MAC，越小越优先
Listening
Forwarding Delay 15S
•
Learning
如果当网络拓扑变化时，交换机必须重新计算STP， Forwarding Delay 15S 端口的状态会发生改变，重新收敛，重新收敛的时间 可能长达50s Forwarding 如果网络中的拓扑结构变化频繁，网络会频繁地失去 连通性
Forwarding 接收并转发数据，接收并发送BPDU，进 行MAC地址学习
端口状态迁移
RSTP诞生！显著地减少网络拓扑的重新收敛 时间
链路启动时所有端口为阻塞状态，收BPDU报文，最大老化 Blocking 时间（Max Message Age）后没有收到回应，即转入下一步 骤 Max Message Age 20S 默认的Max Message Age是20秒 • 端口被选为指定端口或根端口后，需要从 Blocking状态经Listening和Learning才能 到Forwarding状态 默认的转发延迟Forwarding Delay是15秒
矛盾无处不在！单点故障问题得到 改善，网络系统的可靠性提高了， 但又出现了新的什么问题？
产生背景
网络环路的危害：
1.广播风暴
一个主机或服务器发送一个广播，使形成环路 的交换机不停的洪泛，直到网络堵塞。
有没有一种技术 在不影响冗余的情况下避 免交换机环路的出现？ 交换机是二层设备，没有网络层封装帧的 TTL数
选举原则
1.根网桥选举： 每一个网络选择一个，在所有交换机中网 桥ID越小，越优先 比较时，先比较网桥优先级，越小越优先。 若相同，再比较交换机MAC，越小越优先 2.根端口选举： 接收交换机消息的端口 每一个非根网桥必须选择一个，选举时 先比较根路径开销，越低越优先 若路径开销相同，依次比较发送方网桥 ID和发送方端口ID，越小越优先
STP决定端口转发和阻塞，看似只有这两 个状态，实际上是有五种状态的！
端口状态
端口状态 Disabled Blocking Listening Learning 端口能力 不收发任何报文 不接收或转发数据，接收但不发送BPDU， 不进行MAC地址学习 不接收或转发数据，接收并发送BPDU， 不进行MAC地址学习 不接收或转发数据，接收并发送BPDU， 进行MAC地址学习
网桥优先级 2 Byte 交换机背板MAC地址 6 Byte
配置BPDU
配置BPDU包含以下重要信息，完成生成树计算 —根网桥ID —发送方网桥ID —根路径开销 —发送方端口ID 路径开销：该端口到根网桥的开销，可在交换机端口手动修改 根路径开销：网桥到根网桥的路径上所有链路开销之和 链路速率 802.1d开销 H3C开销