DCN-TS06 生成树协议原理和配置070831

网段 3
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端口状态
状 态
转 发 学 习 侦 听 阻 塞 禁 用
描
述
发送和接收用户数据 构建桥接表 构建“活动” 构建“活动”拓扑 只接收BPDU 只接收 管理关闭
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STP定时器 定时器
定时器 Hello Time Forward Delay Max Age 主要目的 根交换机发送配置BPDU之间的时间间隔 之间的时间间隔 根交换机发送配置 侦听和学习状态的持续时间 BPDU存储的时间长度 存储的时间长度 默认值 2秒 秒 15秒 秒 20秒 秒
值 域
协议ID 协议ID 协议版本 BPDU类型 BPDU类型 标志位 根桥ID 根桥ID 根路径开销 指定桥ID 指定桥ID 指定端口ID 指定端口ID Message Age Max Age Hello Time Forward Delay
占用字节
2 1 1 1 8 4 8 2 2 2 2 2
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RSTP与STP端口状态对比 与 端口状态对比
STP端口状态 端口状态 禁用 阻塞 侦听 学习 转发 RSTP端口状态 端口状态 丢弃 丢弃 丢弃 学习 转发 该端口是否包含 在活动拓扑中？ 在活动拓扑中？ 否 否 否 否 是 该端口是否学习 MAC地址？ 地址？ 地址 否 否 否 是 是
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RSTP的改进 的改进
如果旧的根端口已经进入阻塞状态， 如果旧的根端口已经进入阻塞状态，而且新根端口连接的对端交换机的指定 端口处于Forwarding状态，则在新拓扑结构中的根端口可以立刻进入转发状 状态， 端口处于 状态 指定端口可以通过与相连的网桥进行一次握手， 指定端口可以通过与相连的网桥进行一次握手，快速进入转发状态 握手必须在点对点链路的条件下进行 握手会顺次传递下去， 握手会顺次传递下去，一直扩散到网络边缘 网络边缘的端口——即直接与终端相连，而不是和其它网桥相连的端口 即直接与终端相连， 网络边缘的端口 即直接与终端相连 而不是和其它网桥相连的端口—— 可以直接进入转发状态， 可以直接进入转发状态，不需要任何延时
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课程内容
第一章 生成树产生的背景 第二章 STP、RSTP协议原理 STP、RSTP协议原理 第三章 MSTP协议原理 MSTP协议原理 第四章 生成树配置及案例
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STP算法基本原理 算法基本原理
网桥之间通过互相传递BPDU交互信息 交互信息 网桥之间通过互相传递 根据BPDU提供的信息，通过下列措施避免环路 提供的信息， 根据 提供的信息 • 从参加计算的所有网桥中，选出一个作为根桥 从参加计算的所有网桥中， • • 为每个非根网桥选择一个根端口， 为每个非根网桥选择一个根端口，该端口到根桥的路径是此网 桥到根桥的最佳路径 为每个物理段选出离根桥最近的那个网桥作为指定网桥，该指 为每个物理段选出离根桥最近的那个网桥作为指定网桥， 定网桥到该物理段的端口作为指定端口， 定网桥到该物理段的端口作为指定端口，负责所在物理段上的 数据转发 既不是指定端口也不是根端口的端口置于阻塞状态
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BPDU交互过程 交互过程
当一个网桥第一次被激活时，其上所有端口每隔 秒 默认Hello Time）发送一 当一个网桥第一次被激活时，其上所有端口每隔2秒（默认 ） 次BPDU 网桥将各个端口收到的BPDU和自己的 和自己的BPDU做比较，得出优先级最高的 做比较， 网桥将各个端口收到的 和自己的 做比较 得出优先级最高的BPDU 网桥用优先级最高的BPDU更新本身的 网桥用优先级最高的 更新本身的BPDU，完成以下主要工作： ，完成以下主要工作： 更新本身的 • 选择根网桥 选择根网桥RootID • 计算到根桥的最短路径开销 计算到根桥的最短路径开销Root Path Cost • 选择根端口 选择根端口Root Port • 选择指定端口 网桥从指定端口发送新的配置消息
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STP收敛过程 收敛过程
选举一个根交换机 选举根端口 选举指定端口
BID：32768.AABID：32768.AA-AA
网段 1 1/1 1/2
网段2 网段2
1/1
BID：32768.AABID：32768.AA-BB
1/1
指定端口
1/2 1/2
BID：32768.AABID：32768.AA-CC
•
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STP作用示意图 作用示意图
SW1/SW2/SW3以ROOT 为根，阻断至 以 为根，阻断至BLOCK的链路，见红 的链路， 的链路 色虚线
ROOT
BLOCK
SW1 www.dcnetworks.com.cn
SW2
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SW3
BPDU介绍 介绍
BPDU也被称作桥协议数据单元 也被称作桥协议数据单元 主要内容包括： 主要内容包括： • 根网桥的标识（Root ID） 根网桥的标识（ ） • 从指定网桥到根网桥的最小路径开销（Root Path Cost） 从指定网桥到根网桥的最小路径开销（ ） • 指定网桥的标识 • 指定网桥的指定端口的标识 可以用（ 可以用（RootID，RootPathCost，DesignatedBridgeID， ， ， ， DesignatedPortID）表示 ）
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STP状态机 状态机
禁 用
（1，6） （2） （2）
监听
（3） （4） （1） （2） （4） （5） （5） （2）
阻塞
（4）
学习
转发
（2） 1）端口启用或初始化 4）端口被选为非指定端口 （6） 3）端口被选为根端口或指定端口 6）PortFast
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课程内容
第一章 生成树产生的背景 第二章 STP 、RSTP协议原理 RSTP协议原理 第三章 MSTP协议原理 MSTP协议原理 第四章 生成树配置及案例
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网桥基本原理
自动学习站点的地址信息， 自动学习站点的地址信息，建立相应的表项 按照特定的规则对报文进行处理
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RSTP演进 演进
RSTP是从 是从STP演化而来的，基本思想一样 演化而来的， 是从 演化而来的 当交换网络拓扑结构发生变化时， 当交换网络拓扑结构发生变化时， RSTP可以更快地恢 可以更快地恢 复网络的连通性 RSTP只有 种端口状态，具备 只有3种端口状态 只有 种端口状态，具备STP的所有功能 的所有功能
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RSTP和STP的区别 和 的区别
协议版本不同
• 0 vs 2
端口状态转换方式不同
• 5种 vs 3种 种 种
配置消息报文格式不同 拓扑改变消息的传播方式不同
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百度文库12
STP几个重要概念 几个重要概念
网桥ID：由一个 字节域构成 网桥优先级： 字节域构成（ 地址） 网桥 ：由一个8字节域构成（网桥优先级：MAC地址）,较低值总是优先 地址 较低值总是优先 • 网桥优先级：由一个 进制数表示，其值的范围是 网桥优先级：由一个10进制数表示 其值的范围是0-65535（默认是 进制数表示， （默认是32768） ） 路径开销：用来决定到根交换机的路径， 路径开销：用来决定到根交换机的路径，较低的值总是优先 端口ID：由一个2字节域构成 端口优先级： 字节域构成（ 地址）， 端口 ：由一个 字节域构成（端口优先级：MAC地址），较低的值总是优先 地址），较低的值总是优先 • 端口优先级：由一个 进制数表示，其值的范围是 端口优先级：由一个10进制数表示 其值的范围是0-256（默认是 ） 进制数表示， （默认是128） 根端口： 根端口：非根网桥按照路径开销最靠近根网桥的端口 指定端口： 指定端口：一个网段按照路径开销最靠近根网桥的端口
生成树协议原理和配置
客户服务中心
神州数码客服中心
内部资料，未经授权严禁外传
学习目标
学习完本课程，您应该能够： 学习完本课程，您应该能够：
• • • • 了解STP产生的背景 了解STP产生的背景 掌握STP、RSTP、MSTP的工作原理 掌握STP、RSTP、MSTP的工作原理 掌握生成树协议的配置 掌握生成树在不同应用环境下部署方法
2）端口禁用或故障 5）转发定时器超时 17
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TCM报文传播 报文传播
ROOT
拓扑改变通知消息 拓扑改变应答消息 拓扑改变消息
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临时环路问题
环路产生：当拓扑结构发生变化， 要经过一定的时延才能传播到整个网络， 环路产生：当拓扑结构发生变化，BPDU要经过一定的时延才能传播到整个网络，在所 要经过一定的时延才能传播到整个网络 有网桥收到这个变化的消息之前： 有网桥收到这个变化的消息之前： • 若旧拓扑结构中处于转发的端口还没有发现自己应该在新的拓扑中停止转发，则可 若旧拓扑结构中处于转发的端口还没有发现自己应该在新的拓扑中停止转发， 能存在临时的回环； 能存在临时的回环； • 若旧的拓扑结构中阻塞的端口还没有发现自己应该在新的拓扑结构中开始转发，则 若旧的拓扑结构中阻塞的端口还没有发现自己应该在新的拓扑结构中开始转发， 可能造成网络暂时失去连通性。 可能造成网络暂时失去连通性。 规避方法：引入Forward Delay（BPDU传播到整个网络的最大时延） 传播到整个网络的最大时延） 规避方法：引入 （ 传播到整个网络的最大时延 • 设计中间状态：处于中间状态的端口只是学习站点的地址信息，但不转发数据 设计中间状态：处于中间状态的端口只是学习站点的地址信息， • 端口从阻塞状态经过Forward Delay的延时后进入中间状态 端口从阻塞状态经过 的延时后进入中间状态 • 再经过 再经过Forward Delay的延时后才能进入转发状态 的延时后才能进入转发状态
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BPDU报文格式 报文格式
DMA SMA L/T LLC Header Payload
DMA:目的 目的MAC地址 目的 地址 • 配置消息的目的地址是一个固定的组播地址 （0x0180c2000000） ） SMA:源MAC地址 源 地址 • 即发送该配置消息的桥 即发送该配置消息的桥MAC地址 地址 L/T:帧长 帧长 LLC Header:配置消息固定的链路头 配置消息固定的链路头 Payload:BPDU数据 数据
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环路的产生
A 1
NET1 1
1
3 2 NET2
3 2
B www.dcnetworks.com.cn
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我们的解决方案
方案设想： 方案设想：如果我们可以通过某种技术阻断冗余链路以消除网络中 可能存在的环路，当活动链路出现问题的时候， 可能存在的环路，当活动链路出现问题的时候，冗余链路可以自动 激活从而保证网络的连通性就可以达到我们的目的; 激活从而保证网络的连通性就可以达到我们的目的 实现技术： 实现技术：STP（Spanning Tree Protocol） （ ） • STP是一个二层协议，使用一种特殊的目的的算法用来发现网络 是一个二层协议， 是一个二层协议 中的物理环路并产生一个逻辑上无环的拓扑
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STP存在的问题 存在的问题
端口从阻塞状态进入转发状态必须经历两倍的Forward 端口从阻塞状态进入转发状态必须经历两倍的 Delay时间，所以网络拓扑结构改变之后需要至少两倍 时间， 时间 时间， 的Forward Delay时间，才能恢复连通性 时间 如果网络中的拓扑结构变化频繁， 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， 连通性，这样用户就会无法忍受