STP(生成樹(shù)協(xié)議講解)課件

1、STP第1頁(yè)，共59頁(yè)。局域網(wǎng)中通常會(huì)存在冗余鏈路。需要一種方法阻塞冗余鏈路，消除路徑環(huán)路，并且在必要時(shí)將冗余鏈路自動(dòng)切換為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的連通性。生成樹(shù)協(xié)議就可以實(shí)現(xiàn)這樣的功能。生成樹(shù)協(xié)議包括STP、RSTP、MSTP等。本章對(duì)STP的工作原理進(jìn)行詳細(xì)介紹。引入第2頁(yè)，共59頁(yè)。了解STP消除環(huán)路的思想掌握STP的基本概念掌握STP計(jì)算過(guò)程掌握STP的端口狀態(tài)掌握STP拓?fù)涓淖兲幚磉^(guò)程了解STP的不足課程目標(biāo)學(xué)習(xí)完本課程，您應(yīng)該能夠：第3頁(yè)，共59頁(yè)。STP介紹STP基本概念STP計(jì)算過(guò)程STP端口狀態(tài)STP拓?fù)涓淖兲幚磉^(guò)程STP協(xié)議的不足目錄第4頁(yè)，共59頁(yè)。Page5交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)流程回

2、顧E0/2E0/3E0/5E0/600-0D-56-BF-88-1000-0D-56-BF-88-20PCASWASWBPCB123第5頁(yè)，共59頁(yè)。Page6環(huán)路引起的問(wèn)題之一 廣播風(fēng)暴PCASWASWB廣播12344第6頁(yè)，共59頁(yè)。Page7交換機(jī)學(xué)習(xí)MAC地址表回顧E0/2E0/3E0/5E0/600-0D-56-BF-88-1000-0D-56-BF-88-20PCASWASWBPCB123第7頁(yè)，共59頁(yè)。Page8E0/3E0/4E0/5E0/6PCASWASWB00-0D-56-BF-88-10E0/200-0D-56-BF-88-10E0/200-0D-56-BF-88-10

3、E0/4錯(cuò)誤目的端口環(huán)路引起的問(wèn)題之二 MAC地址表不穩(wěn)定第8頁(yè)，共59頁(yè)。什么是STP？STP是二層網(wǎng)絡(luò)中用于消除環(huán)路的協(xié)議通過(guò)阻斷冗余鏈路來(lái)消除橋接網(wǎng)絡(luò)中可能存在的路徑回環(huán)當(dāng)前活動(dòng)路徑發(fā)生故障時(shí)，激活冗余備份鏈路，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)連通性ROOTPhysical Segment APhysical Segment BPhysical Segment CPhysical Segment DPhysical Segment E第9頁(yè)，共59頁(yè)。STP消除環(huán)路的思想將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫藜魹闃?shù)形選擇樹(shù)根節(jié)點(diǎn)確定最短路徑阻塞冗余鏈路ROOTPhysical Segment APhysical Segment BPhy

4、sical Segment CPhysical Segment DPhysical Segment E第10頁(yè)，共59頁(yè)。STP介紹STP基本概念STP計(jì)算過(guò)程STP端口狀態(tài)STP拓?fù)涓淖兲幚磉^(guò)程STP協(xié)議的不足目錄第11頁(yè)，共59頁(yè)。橋和端口的角色橋的角色：根橋 指定橋 端口角色：根端口指定端口Alternate端口根橋根端口根端口指定端口指定端口指定端口Alternate端口指定橋SWASWBSWCSWA指定橋SWB第12頁(yè)，共59頁(yè)。橋ID橋ID用于在STP中唯一的標(biāo)識(shí)一個(gè)橋，橋ID由兩部分組成，長(zhǎng)度為8個(gè)字節(jié)橋優(yōu)先級(jí)：高16位 (065535,默認(rèn)32768)優(yōu)先級(jí)（16bit） =

5、4Bit 橋優(yōu)先級(jí) + 12Bit 擴(kuò)展系統(tǒng)IDMAC地址：低48位橋優(yōu)先級(jí)橋MAC地址2字節(jié)6字節(jié)橋ID第13頁(yè)，共59頁(yè)。路徑開(kāi)銷（Path Cost）路徑開(kāi)銷用于衡量橋與橋之間路徑的優(yōu)劣STP中每條鏈路都具有開(kāi)銷值路徑開(kāi)銷等于路徑上全部鏈路開(kāi)銷之和SWBSWCSWA1Gig1GigCost20Cost200100M第14頁(yè)，共59頁(yè)。鏈路開(kāi)銷標(biāo)準(zhǔn)第15頁(yè)，共59頁(yè)。配置BPDU網(wǎng)橋通過(guò)交互配置BPDU獲取STP計(jì)算所需要的參數(shù)配置BPDU基于二層組播方式發(fā)送，目的地址為01-80-C2-00-00-00配置BPDU由根橋周期發(fā)出，發(fā)送周期為Hello Time。配置BPDU老化時(shí)間為Ma

6、x Age。SWASWB配置BPDURootSWC配置BPDU第16頁(yè)，共59頁(yè)。配置BPDU格式DMA:目的MAC地址SMA:源MAC地址L/T:幀長(zhǎng)LLC Header:配置消息固定的鏈路頭Payload: BPDU數(shù)據(jù)PayloadL/TSMADMALLC HeaderRoot IDRoot Path CostBridge IDPort IDParametersByteProtocol ID2Protocol Version IDBPDU TypeFlagsMessage Age11184822Max AgeHello TimeForward Delay222STP優(yōu)先級(jí)向量第17頁(yè)，共

7、59頁(yè)。STP介紹STP基本概念STP計(jì)算過(guò)程STP端口狀態(tài)STP拓?fù)涓淖兲幚磉^(guò)程STP協(xié)議的不足目錄第18頁(yè)，共59頁(yè)。計(jì)算步驟任務(wù)一：選舉根橋任務(wù)二：確定端口角色SWBBID=8192.MACBSWABID=0.MACASWDBID=4096.MACD1 GigPath Cost = 201 GigPath Cost = 20100M Path cost = 200100M Path cost = 200SWCBID=32768.MACC2 Gig 聚合Path cost = 18第19頁(yè)，共59頁(yè)。計(jì)算方法配置BPDU處理網(wǎng)橋?qū)⒏鱾€(gè)端口收到的配置BPDU和自己的配置BPDU做比較，得出優(yōu)

8、先級(jí)最高的配置BPDU網(wǎng)橋用優(yōu)先級(jí)最高的配置BPDU更新本身的配置BPDU ，用于選舉根橋和確定端口角色網(wǎng)橋從指定端口發(fā)送新的配置BPDU配置BPDU比較原則優(yōu)先級(jí)向量最小者最優(yōu)首先比較Root Bridge ID其次比較Root Path Cost再次比較Designate Bridge ID再其次比較Designate Port ID最后比較Bridge Port ID第20頁(yè)，共59頁(yè)。根橋選舉過(guò)程SWBBID=8192.MACBSWABID=0.MACASWDBID=4096.MACDSWCBID=32768.MACC我是根橋 我是根橋 我是根橋 我是根橋?qū)ふ易钚騃D第21頁(yè)，共59

9、頁(yè)。Root ID =8192.MACB根橋選舉過(guò)程（續(xù)）Root ID =8192.MACBRoot ID =0.MACARoot ID =0.MACARoot ID =32768.MACC Root ID =8192.MACBRoot ID =32768.MACC Root ID =32768.MACC Root ID =4096.MACD Root ID =4096.MACD SWABID=0.MACASWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCSWDBID=4096.MACD第22頁(yè)，共59頁(yè)。根橋選舉過(guò)程（續(xù)）SWBBID=8192.MACBSWABID=0.M

10、ACASWDBID=4096.MACDSWCBID=32768.MACC我是根橋 我是根橋 SWA是根橋SWA是根橋第23頁(yè)，共59頁(yè)。根橋選舉過(guò)程（續(xù)）Root ID =0.MACARoot ID =0.MACARoot ID =0.MACARoot ID =0.MACARoot ID =0.MACARoot ID =0.MACA Root ID =4096.MACD Root ID =4096.MACD SWABID=0.MACASWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCSWDBID=4096.MACD第24頁(yè)，共59頁(yè)。根橋選舉結(jié)果SWBBID=8192.MACB

11、SWABID=0.MACASWDBID=4096.MACDSWCBID=32768.MACC我是根橋 SWA是根橋 SWA是根橋SWA是根橋第25頁(yè)，共59頁(yè)。確定端口角色的標(biāo)準(zhǔn)根端口：網(wǎng)橋上到根橋最近的端口指定端口：端口的配置BPDU在其所屬鏈路上是最優(yōu)的Alternate端口：端口的配置BPDU在其所屬鏈路上不是最優(yōu)的，且端口不是根端口第26頁(yè)，共59頁(yè)。端口角色確定過(guò)程SWBBID=8192.MACBSWABID=0.MACASWDBID=4096.MACD1 GigPath Cost = 201 GigPath Cost = 20100M Path cost = 200100M Pat

12、h cost = 200SWCBID=32768.MACC2 Gig 聚合Path cost = 18第27頁(yè)，共59頁(yè)。Root ID =32768.MACC RPC=0 Root ID =8192.MACB RPC=0端口角色確定過(guò)程（續(xù)）Root ID =8192.MACB RPC=0Root ID =8192.MACB RPC=0 Root ID =0.MACA RPC=0Root ID =0.MACA RPC=0Root ID =32768.MACC RPC=0Root ID =32768.MACC RPC=0Root ID =4096.MACD RPC=0 Root ID =409

13、6.MACD RPC=0SWABID=0.MACASWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCSWDBID=4096.MACD第28頁(yè)，共59頁(yè)。端口角色確定過(guò)程（續(xù)）SWBBID=8192.MACBSWABID=0.MACASWDBID=4096.MACDSWCBID=32768.MACC我是根橋 RPC=0 我是根橋RPC=0 SWA是根橋RPC=18RPC=200RPC=18SWA是根橋RPC=200第29頁(yè)，共59頁(yè)。端口角色確定過(guò)程（續(xù)）Root ID =0.MACA RPC=18 Root ID =0.MACA RPC=200Root ID =0.MACA R

14、PC=200 Root ID =0.MACA RPC=0Root ID =0.MACA RPC=0Root ID =0.MACA RPC=18Root ID =4096.MACD RPC=0 Root ID =4096.MACD RPC=0SWABID=0.MACASWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCSWDBID=4096.MACD第30頁(yè)，共59頁(yè)。端口角色確定過(guò)程（續(xù)）SWBBID=8192.MACBSWABID=0.MACASWDBID=4096.MACDSWCBID=32768.MACC我是根橋 RPC=0 SWA是根橋RPC=18RPC=38RPC=18

15、RPC=218SWA是根橋RPC=38SWA是根橋RPC=218第31頁(yè)，共59頁(yè)。端口角色確定過(guò)程（續(xù)）Root ID =0.MACA RPC=18 Root ID =0.MACA RPC=38 Root ID =0.MACA RPC=0Root ID =0.MACA RPC=0Root ID =0.MACA RPC=18SWABID=0.MACASWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCSWDBID=4096.MACD第32頁(yè)，共59頁(yè)。端口角色確定過(guò)程（續(xù)）SWBBID=8192.MACBSWABID=0.MACASWDBID=4096.MACDSWCBID=32

16、768.MACC我是根橋 RPC=0 SWA是根橋RPC=18RPC=38RPC=18RPC=58SWA是根橋RPC=38SWA是根橋RPC=58第33頁(yè)，共59頁(yè)。端口角色確定結(jié)果Alternate端口：端口既非根端口也非指定端口指定端口：端口擁有該鏈路上最優(yōu)的配置消息根橋路徑開(kāi)銷=38根橋ID =0.MACARoot Path Cost= 18根橋ID =0.MACARoot Path Cost=38根橋ID =0.MACARoot Path Cost=0根端口：該端口到根橋的開(kāi)銷最小38200根橋路徑開(kāi)銷=200SWBBID=8192.MACB第34頁(yè)，共59頁(yè)。STP計(jì)算結(jié)果SWBBI

17、D=8192.MACBSWABID=0.MACASWDBID=4096.MACDSWCBID=32768.MACC指定端口指定端口根端口根端口根端口指定端口指定端口Alternate端口Alternate端口根橋指定端口第35頁(yè)，共59頁(yè)。等路徑開(kāi)銷計(jì)算根橋SWABID=0.MACASWABID=0.MACA根橋SWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCSWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCSWDBID=4096.MACDPath cost = 200Path cost = 200Path cost = 200Path cost = 200P

18、ath cost = 200Path cost = 200Path cost = 200DDRRDADDRRRDDA第36頁(yè)，共59頁(yè)。等路徑開(kāi)銷計(jì)算（續(xù)）RPath cost = 200Path cost = 200SWABID=0.MACA根橋SWBBID=8192.MACBE0/1E0/2DDARPath cost = 200Path cost = 200SWABID=0.MACA根橋SWBBID=8192.MACBE0/1DAPath cost = 200E0/2E0/1E0/1E0/2Physical Segment第37頁(yè)，共59頁(yè)。收到低優(yōu)先級(jí)配置BPDU時(shí)的處理根橋根橋BPDU

19、BPDUBPDUSWABID=0.MACASWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCSWABID=0.MACASWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCSWDBID=4096.MACDBPDU低優(yōu)先級(jí)配置BPDUHello TimerBPDU第38頁(yè)，共59頁(yè)。STP介紹STP基本概念STP計(jì)算過(guò)程STP端口狀態(tài)STP拓?fù)涓淖兲幚磉^(guò)程STP協(xié)議的不足目錄第39頁(yè)，共59頁(yè)。臨時(shí)環(huán)路問(wèn)題當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化，新的配置BPDU要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)延才能傳播到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，在所有網(wǎng)橋收到這個(gè)變化的消息之前可能會(huì)存在臨時(shí)環(huán)路根橋SWABID=0.MACASWBBID

20、=8192.MACBSW CBID=4096.MACCDRDR根橋SWABID=0.MACASW BBID=8192.MACBSWCBID=4096.MACCDRDDRD新鏈路第40頁(yè)，共59頁(yè)。通過(guò)中間狀態(tài)避免臨時(shí)環(huán)路STP為端口定義了五種狀態(tài)：Disabled、Blocking、Listening、Learning、Forwarding各端口狀態(tài)對(duì)配置BPDU收發(fā)、MAC地址學(xué)習(xí)以及數(shù)據(jù)收發(fā)的處理有所不同第41頁(yè)，共59頁(yè)。Forward Delay延時(shí)從中間狀態(tài)Listening經(jīng)過(guò)一個(gè)延時(shí)進(jìn)入另一個(gè)中間狀態(tài)Learning從Learning狀態(tài)再經(jīng)過(guò)一個(gè)延時(shí)進(jìn)入Forwarding狀態(tài)

21、延時(shí)長(zhǎng)度為Forward Delay第42頁(yè)，共59頁(yè)。STP端口狀態(tài)機(jī)DisabledListeningBlockingForwardingLearning1）端口enabled2）端口disabled3）端口被選為根端口或指定端口4）端口被選為Alternate端口（阻塞）5）Forward Delay延時(shí)（1）（2）（2）（2）（2）（1）（2）（4）（4）（5）（4）（5）（3）第43頁(yè)，共59頁(yè)。STP端口狀態(tài)示例SWBSWASWDSWCForwardingForwardingForwardingForwardingForwardingForwardingForwardingBloc

22、kingBlocking根橋Forwarding第44頁(yè)，共59頁(yè)。STP介紹STP基本概念STP計(jì)算過(guò)程STP端口狀態(tài)STP拓?fù)涓淖兲幚磉^(guò)程STP協(xié)議的不足目錄第45頁(yè)，共59頁(yè)。E1/0/1拓?fù)浒l(fā)生變化HostAHostBROOTSWCSWASWBSWDSWE鏈路中斷E1/0/1E1/0/2E1/0/1E1/0/2E1/0/2E1/0/3E1/0/2E1/0/1E1/0/2E1/0/1從中斷到恢復(fù)需要等待MAC地址老化，將近5分鐘的時(shí)間！STP阻塞第46頁(yè)，共59頁(yè)。STP拓?fù)涓淖兲幚磉^(guò)程拓?fù)涓淖兿CN拓?fù)涓淖儜?yīng)答消息TCA拓?fù)涓淖冎梦坏腂PDUHostAHostBROOT鏈路中斷E1

23、/0/1E1/0/2E1/0/1E1/0/2E1/0/1E1/0/2E1/0/3E1/0/2E1/0/1E1/0/2E1/0/1拓?fù)涓淖儠r(shí)網(wǎng)橋使用較小的MAC地址生存期從中斷到恢復(fù)最長(zhǎng)需要等待50秒的時(shí)間！12344555STP阻塞SWCSWASWBSWDSWE第47頁(yè)，共59頁(yè)。TCN BPDUPayloadL/TSMADMALLC Header網(wǎng)橋發(fā)送TCN BPDU的條件為有端口轉(zhuǎn)變?yōu)镕orwarding狀態(tài)，且該網(wǎng)橋至少包含一個(gè)指定端口有端口從Forwarding狀態(tài)或Learning狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)锽locking狀態(tài)ParametersByteProtocol ID2Protocol V

24、ersion IDBPDU Type11第48頁(yè)，共59頁(yè)。TCA以及TC置位的配置BPDUPayloadL/TSMADMALLC Header6543210Topology ChangeTopology Change Acknowledgment7標(biāo)志位置位第7位置位表示該消息為TCA第0位置位表示該消息為TC置位BPDU1到6位保留標(biāo)志位Root IDRoot Path CostBridge IDPort IDParametersByteProtocol ID2Protocol Version IDBPDU TypeFlagsMessage Age11184822Max AgeHello

25、TimeForward Delay222第49頁(yè)，共59頁(yè)。拓?fù)涓淖兪諗繒r(shí)延分析SWABID=0.MACASWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCDDRRDA根橋故障BPDU等待Max Age Timer鏈路中斷SWABID=0.MACASWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCDDRRDASWC根端口DOWNBPDUBPDUBPDU第50頁(yè)，共59頁(yè)。拓?fù)涓淖兪諗繒r(shí)延分析（續(xù)）ROOTSWCSWASWBSWDSWEE1/0/1E1/0/1E1/0/2E1/0/1E1/0/3E1/0/2E1/0/1E1/0/2E1/0/1E1/0/2新增鏈路或

26、故障恢復(fù)鏈路新阻塞鏈路第51頁(yè)，共59頁(yè)。STP介紹STP基本概念STP計(jì)算過(guò)程STP端口狀態(tài)STP拓?fù)涓淖兲幚磉^(guò)程STP協(xié)議的不足目錄第52頁(yè)，共59頁(yè)。收斂時(shí)間長(zhǎng)Power UpBlockingListeningLearningForwardingDisabledForward Delay TimerForward Delay Timer缺省情況下一個(gè)端口從Blocking狀態(tài)過(guò)渡到Forwarding狀態(tài)至少需要30秒鐘（兩倍的Forward Delay）。對(duì)于一個(gè)拓?fù)洳环€(wěn)定網(wǎng)絡(luò)，會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)時(shí)間中斷第53頁(yè)，共59頁(yè)。拓?fù)渥兓諗繖C(jī)制不靈活ROOTSWCSWASWBSWDSWEE1/

27、0/1E1/0/2E1/0/1E1/0/2E1/0/1E1/0/2E1/0/3E1/0/2E1/0/1E1/0/2E1/0/1STP阻塞主機(jī)頻繁上下線時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)產(chǎn)生大量TCN第54頁(yè)，共59頁(yè)。Page55LANESWALANALANBLANCSWBSWCLANDRootLANC的指定端口E0/10E0/20E0/10E0/20E0/10E0/20STP基本配置物理拓?fù)涞?5頁(yè)，共59頁(yè)。Page56STP基本配置配置命令LANESWALANALANBLANCSWBSWCLANDRootLANC的指定端口E0/10E0/20E0/10E0/20E0/10E0/20Quidwaysysname

28、SWASWAstp enable SWAstp mode stpSWAstp priority 4096Quidwaysysname SWBSWBstp enable SWBstp mode stpSWBstp priority 8192Quidwaysysname SWCSWCstp enable SWCstp mode stpE0/24第56頁(yè)，共59頁(yè)。Page57SWCdisplay stp CIST Global InfoMode STPCIST Bridge : 32768.00e0-fc41-43b9Bridge Times :Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20CIST Root/ERPC : 4096.00e0-fc41-4259 / 20000CIST RegRoot/IRPC : 32768.00e0-fc41-43b9 / 0CIST RootPortId :128.10BPDU-Protection :DisabledTC or