攻城獅各種stp技術總結我覺得寫得不錯送給初學者

天外飛仙一劍西來紫禁之巔月圓之協(xié)議簡介 開天辟地的第一成樹協(xié)議 聰明伶俐的第二成樹協(xié)議 多實例化的第三成樹協(xié)議 生成樹協(xié)議的未來...........................................................................基本概念 端口角色(Port 根端口(Root 指定端口(Designated 備份端口(Backup 替換端口(Alternate 端口狀態(tài)(Port 丟棄 學習 轉發(fā) 端口參數(shù)(Per-Port 端口ID(Port 邊緣端口(Edge 鏈路類型(Link I端口鏈路代價(PortPath 網(wǎng)橋參數(shù)(Per-Bridge 網(wǎng)橋ID(Bridge 最大消息生存時間 um 轉發(fā)延遲(Forward ?；顣r間 o 狀態(tài)機參數(shù)(Statemachine 老化時間(Ageing 遷移時間(Migrate 拓撲變化通知時間(TC 傳輸間隔(TransmitHold 協(xié)議版本 Protocol 參數(shù)取值(Parameter 性能參數(shù)(Performace 端口鏈路代價(PortPath 消息封裝(Encodingof EncodingofProtocol EncodingofProtocolVersion EncodingofBPDU Encodingof EncodingofBridge EncodingofRootPath EncodingofPort EncodingofTimer EncodingofLength ValidationofReceived 狀態(tài)機(State overviewand Notational PortTimersState PortInformationState PortRoleSelectionState PortStatesTransitionsState PortRoleTransitionsState TopologyChangeState PortProtocolMigrationState PortTransmitState 典型案 鏈路備 版本兼 注意事 ProtocolDesign Symmetric Temporary RootBridge RootPort DesignatedBridge STP Updatinglearnedstation Protocol #^_^# 歸原作者所有本資料只供試天外飛仙一劍西來紫禁之巔月圓之PortRole--- ConfigurationMessageandTCN 疑難解 優(yōu)先級設 端口角色選 圖1-1生成樹工作過程示意 圖1-2RSTP冗余鏈路快速切換示意 圖1-3非對稱網(wǎng)絡示意 圖1-4SST帶寬利用率低下示意 圖1-5PVST+與SST對接示意 圖1-6PVST＋負載均衡示意 圖1-7MSTP工作原理示意 圖2-1端口角色示意 圖2-2RSTP與STP端口狀態(tài)比較示意 圖2-3性能參數(shù)取值范 圖2-4端口鏈路代價取值范 圖2-5協(xié)議封裝格 圖2-6RSTFlag示意 圖3-1RSTPstatemachines-overviewand 圖3-2PortTimersState 圖3-3PortInformationState 圖3-4PortRoleSelctionState 圖3-5PortStatesTransitionState 圖3-6PortRoleTransition:Disabled,Alternate,andBackup 圖3-7PortRoleTransition:RootPort 圖3-8PortRoleTransition:DesignatedPort 圖3-9TopologyChangeState 圖3-10PortProtocolMigrationState 攻城獅(技術+生活)天外飛仙一劍西來紫禁之巔月圓之圖3-11PortTransmitState 圖3-12 圖4-1鏈路備份組網(wǎng)示意 圖4-2RSTP與STP組網(wǎng)示意 圖5-1端口角色示意 圖6-1端口角色選擇初始狀態(tài)示意 圖6-2各端口角色示意 圖6-3最終拓撲示意 V協(xié)議簡介“生成樹協(xié)議”是一個廣義的概念，并不是特指IEEE802.1D中定義的STP協(xié)議，而是包括STP以及各種在STP基礎上經(jīng)過改進了的生成樹協(xié)議。線器聰明得多。它會悄悄把發(fā)向它的數(shù)據(jù)幀的源MAC地址和端記錄下來，下次碰到這個目的MAC地址的報文就只從記錄中的端發(fā)送出去除非目的MAC地址沒有記錄在案或者目的MAC地址本身就是多播地址才會向所有端口發(fā)送。通過透明網(wǎng)橋，不同的局域網(wǎng)之間可以實現(xiàn)互通，網(wǎng)絡可操作的范圍得以擴大，而且由于透明網(wǎng)橋具備MAC地址學習功能而不會像Hub在這種大環(huán)境下，扮演著救世主角色的STP（SpanningTreeProtocol）協(xié)議來到人間，其中以IEEE的802.1D版本最為流行。生成樹經(jīng)過一段時間（30）穩(wěn)定之后，所有端口要么進入轉發(fā)狀態(tài)，在應用中也被了出來。STP協(xié)議的缺陷主要表現(xiàn)在收斂速度上。ForwardDelay，協(xié)議默認值是15秒。在所有網(wǎng)橋收到這個變化的消息之前，若舊拓撲結構加上一個只學習MAC地址但不參與轉發(fā)的中間狀態(tài)，兩次狀態(tài)切換的時間長度都是Forward方案實際上帶來的卻是至少兩倍ForwardDelay的收斂時間！為了解決STP協(xié)議的這個缺陷，在世紀之初IEEE推出了802.1w標準，作為對802.1D標準的補充。在IEEE802.1w標準里定義了快速生成樹協(xié)議RSTP（RapidSpanningTreeProtocol。RSTP協(xié)議在STP協(xié)議基礎上做了三點重要改進，使得收斂速度快得多（最快1秒備份端口（BackupPort）兩種角色，當根端口/指定端口失效的情況下，替換端口/備份端態(tài)。當端口1所在鏈路失效的情況下，端口2ForwardDelay網(wǎng)橋是不會響應上游指定端口發(fā)出的握手請求的，只能等待兩倍ForwardDelay時間進入轉可見，RSTP協(xié)議相對于STP協(xié)議的確改進了很多。為了支持這些改進，BPDU的格式做了一些修改，但RSTP協(xié)議仍然向下兼容STP協(xié)議，可以混合組網(wǎng)。雖然如此，RSTP和STP一樣Tree第二點缺陷：近些年IEEE802.1Q大行其道，逐漸成為交換機的標準協(xié)議。在網(wǎng)絡結構對1-3非對稱網(wǎng)絡示意圖1-3中假設SW1橋VLAN10，虛線鏈802.1QTrunk路，Trunk了VLAN10和VLAN20SW2Trunk端口被阻塞的SW1SW2之間VLAN20的通路就被切斷了。41-4SST1-4假設SW1橋，SW4個端口被阻塞。在這種情況下，SW2SW4之間鋪設的光纖將不承載任何流量，所有SW2和SW4之間的業(yè)務流量都將經(jīng)過SW1和SW3轉發(fā)，增VLANVLAN都不存在環(huán)路。但是由于種種原因，以這種方式工作的生成樹協(xié)議并沒有形成標準，而是各個廠商各有一套，尤其是以Cisco的VLAN生成樹PVST（PerVLANSpanningTree）為為了攜帶的信息，PVSTBPDU的格式和STP/RSTPBPDU格式已經(jīng)不一樣，發(fā)送的目的地址也改成了Cisco保留01-00-0C-CC-CC-CDVLANTrunk的情況下PVSTBPDU被打上了802.1QVLAN。所以，PVST協(xié)議并不兼容STP/RSTP協(xié)議。PVSTBPDUVLAN的消除，只是有可能VLAN1VLAN的根橋狀態(tài)可能不一致。51-5PVSTSST1-6PVST＋61-6中四臺設備PVST＋協(xié)議，并且TrunkVLAN10和VLAN20。假SW1是所VLAN的根橋，通過配置可SW41VLAN10和端2VLAN20塞，SW4的端口1所在鏈路仍然可以承載VLAN20的流量，端口2所在鏈路也可以承載VLANPVST/PVSTVLANVLANCPU將重負。所以，Cisco交換機限制了VLAN的使用個數(shù)，同時不建議在一個端口上TrunkVLAN。不同廠家的設備并不能在這種模式下直接互通，只能通過一些變通的方式實現(xiàn)，例如時，該端口的生成樹模式會自動切換成PVST/PVST＋兼容模式。新的改進，推出了多實例化的MISTP協(xié)議。而MISTP就是基于實例的。所謂實例就是多個VLAN的一個集合，通過多個VLAN到一個在使用的時候可以把多個相同拓撲結構的VLAN映射到一個實例里，這些VLAN在端口上轉實例映射關系必須都一致，否則會影響網(wǎng)絡連通性。為了檢測這種錯誤，MISTPBPDU里7除了攜帶實例號以外，還要攜帶實例對應的VLAN關系等信息。MISTP協(xié)議不處理PVSTMISTP的時候需要先把設備都設置成MISTP-PVST＋模式，然后再全部設置成MISTP模式。MISTP帶來的好處是顯而易見的。它既有PVST的VLAN認知能力和負載均衡能力，又擁有可以和SST媲美的低CPU占用率。不過，極差的向下兼容性和協(xié)議的私有性阻擋了MISTP的大MSTP（MultipleSpanningTreeProtocol）IEEE802.1s交換機產品QuidwayMSTP協(xié)議的新版本。MSTP協(xié)議精妙的地方在于把支持MSTP的交換機和不支持MSTP交換機劃分成不同的區(qū)域，分別稱作MST域和SST域。在MST域內部運行多實例化的生成樹，在MST域的邊緣運行RSTP兼容的內部生成樹IST（InternalSpanningTree。1-7MSTP1-7中間的MST域內的交換機間MSTPBPDU換拓撲信息，SST域內的交換機使用STP/RSTP/PVST＋BPDU交換拓MST域與SST之間的邊緣上，SST認為對接的設備也是一臺RSTP設備。而MST設備在邊緣端口上的狀態(tài)將取決于內部生成樹的狀態(tài)，也就是說端口上所有VLAN的生成樹狀態(tài)將保持一致。MSTP設備內部需要的生成樹包括若干個內部生成樹IST，個數(shù)和連接了多少個SST域有關。另外，還有若干個多生成樹實例MSTI（MultipleSpanningTreeInstance）確定的MSTP生成樹，個數(shù)由配置了多少個實例決定。MSTP具有VLAN認知能力，可以實現(xiàn)負載均衡，可以實現(xiàn)類似RSTP的端口狀態(tài)快速切8身就說明了這一點。隨著應用的深種新的二層隧道技術不斷涌現(xiàn)，例如Cisco的802.1QTunneling，QuidwayS8016的QinQ，以及基于MPLS的二層技術等。在這種新形基本概念端口角色(Port根端口(Root收到最好(依次比較BPDU之間或者BPDU與端口的RootId,RootPathCost,BridgeID,PortID,數(shù)字越小,就是更好.處理更好的,丟棄更差的)BPDU的端口成為根端口.它提供到ROOT最近的距離,也就是RootPathCost最小.指定端口(Designated指定端口到達ROOT的距離最近.9備份端口(Backup替換端口(Alternate2-1端口角色示意圖端口狀態(tài)(Port2-2RSTPSTP丟棄學習轉發(fā)端口參數(shù)(Per-PortID(Port邊緣端口(Edge與終端直接相連的端口就是邊緣端口.邊緣端口不會形成環(huán)路.邊緣端口UP/DOWN不會鏈路類型(Link是共享(sharemedium)鏈路.鏈路類型對替換端口轉換為根端口沒有影響.指定端口快速遷端口鏈路代價(PortPath網(wǎng)橋參數(shù)(Per-BridgeID(BridgeIDbetter),相同時再比較網(wǎng)橋地址.網(wǎng)橋地址全球唯一,確保網(wǎng)橋ID全球唯一.最大消息生存時間 umConfiguratoinMessage都包含了messageage和umage,messageage每經(jīng)過一個交換機加1,當messageage> umage時,消息被丟棄.所以網(wǎng)絡上的交換機數(shù)量受到轉發(fā)延遲(Forward這個時間也用于MAC表項的快速老化時間(ShortAgeingTimer).保活時間 o狀態(tài)機參數(shù)(Statemachine老化時間(Ageing當mac地址LearningProcess創(chuàng)建或者刷新后,在AgeineTime內,沒有同樣的源MAC進入這個端口,那mac地址項被刪除.默認是300秒(normallyAgeingTime),如果端stpVersion,AgeingTimeTopologyChangeStateMachine)設置為15(ForwardDelay)秒(RapidAgeingTime).遷移時間(MigratemdelayWhileedgeDelayWhile(802.1D2004).mdelayWhileRSTP<--->STP口就會自動成為edgeport.拓撲變化通知時間(TC在TCWhile時間內,端口發(fā)送TCNMessages.在點對點鏈TCWhile=2*2(oTime),在共享鏈路和STP端口上,TCWhile=20(MaxAge)+15(ForwardDelay).RSTP中,只有LINKUP才會拓撲變化.傳輸間隔(TransmitHoldTransmitHoldCount用來限制BPDU的發(fā)送速率.每發(fā)一個BPDU,txCount+1,T每秒txCount-1.txCount=TransmitHold協(xié)議版本 ProtocolProtocolVersion<2,stpVersion=TRUE.網(wǎng)橋工作在生成樹模式.ProtocolVersion>1,rstpVersion=TRUE.參數(shù)取值(Parameter性能參數(shù)(Performace2-3性能參數(shù)取值范圍2*(Bridge_Forward_Delay–1.0seconds)>=Bridge_Max_AgeBridge_Max_Age>=2*(Bridge_o_Time+1.0seconds)端口鏈路代價(PortPath2-4消息封裝(Encodingof2-5協(xié)議封裝格式號字節(jié)(LowerOctet)更重要.EncodingofProtocolSTP,RSTP000000000000EncodingofProtocolVersion00000000STP,00000010RSTPEncodingofBPDUEncodingof2-6RSTFlag拓撲發(fā)生變化時,TopologyChange置1.PortRoleBPDUPortRole,具體值見上圖.端口可以進行地址學習時,Learning置1.Proposal,AgreementTCNBPDU(STP)時,TopologyChangeACKTopologyChange,TopologyChangeACKEncodingofBridgeRootIdentifier里封裝RootBridgeBridgeIdentifier.BridgeIdentifierDesignatedBridgeIdentifier.EncodingofRootPathEncodingofPortPortIdentifierDesignatedPortIdentifier.EncodingofTimerMaxAge,oTime,ForwardDelay由ROOT設置,所有BPDU都采用同樣的值.Messageage每經(jīng)過一個網(wǎng)橋+1.EncodingofLengthValidationofReceived配置(Configuration)BPDU35,MessageAge<MaxAge,網(wǎng)橋IDID能與接收到BPDU中的同時一樣.狀態(tài)機(State802.1w2001802.1D2004.只須關注3.11Handshake.overviewand3-1RSTPstatemachinesoverviewandNotational狀態(tài)圖(StateDiagrams)將一些互斥的狀態(tài)連接,描述某個功能的操作方式.在任一時刻,只示(OpenArrow).開始等待退出此狀態(tài)的條件.UCT代表無條件轉換(UnconditionalTransition). PortTimersState3-2PortTimersState每一秒,oWhen,tcWhile,fdWhile,rcvdInfoWhile,rrWhile,rbWhile,mdelayWhile,txCount的值減1,如果這些變量的值不等于0.oWhen用來確保每個oTime時間內都有BPDU發(fā)送.rcvdInfoWhile:接收到BPDU信息的剩余生存時間.如果messageAge< age,rcvdInforWhile的值為下面2個中較小的一個:umage-messageage3*2(otime)Discarding時,rrWhile=0.mdelayWhile是RSTP<--->STP之間的轉換最小間隔時間.PortInformationState3-3PortInformationState在RECEIVE狀態(tài),先對rcvdMsg變量進行設置,然后updtBPDUVersion()結合PortProtocolMigrationState進行版本設置.setTcFlags(BPDU中的拓撲變化信息.BPDUchangemessageprioriy,進入SUPERIOR狀態(tài),如果BPDU來自當前指定網(wǎng)橋,信息與以前不變,進入REPEAT狀態(tài),如果BPDU包含端口可以進入Forwarding的agreement信息,進入AGREEMETN狀態(tài).else,進入CURRENT狀態(tài).rcvdInfoWhile,reselct=TRUE使交換機重新計算端口角色.執(zhí)行完所有程序后,進入CURRENT狀態(tài).PortRoleSelectionState3-4PortRoleSelctionStatePortStatesTransitionsState3-5PortStatesTransitionStatePortRoleTransitionStateMachine.PortRoleTransitionStateMachinePortStatesTranstionsStateMachinelearning,forwarding狀態(tài),如果forward=TRUEFORWARDING狀態(tài).如果不是邊緣端口,設置TC=1,forwarding=TRUE.在FORWARDING狀態(tài),如果forward=FALSE.回到DISCARDING狀態(tài). #^_^# 歸原作者所有本資料只供試請不要做一個浮躁的人PortRoleTransitionsState3-6PortRoleTransitionDisabled,Alternate,andBackup狀態(tài)機首先進入INIT_PORT狀態(tài),設置端口角色為DisablePort,設置完變量后進入BLOCKED_PORT狀態(tài),確保fdWhile=FwdDelay.當(rbWhile!=2*oTime)&&(role==BackupPort)時,進入BACKUP_PORT.3-7PortRoleTransition:RootPortPortRoleSectionStateMachineselcetedRole=RootPortROOT_PORT從圖3-6和圖3-8的任何一個狀態(tài)進入.如果端口以前的角色是DisablePort,BackupPort,AlternatePort,fdWhile=FwdDelay;如果端口以前是DesignatedPort,fwdWhile的取值范圍0到FwdDelayrrWhile!=FwdDelayROOT_PORT狀態(tài).ThefdWhiletimerhasexpired;TherbWhiletimerforthisPortiszero,rrWhileiszeroforallPortsexceptthisRootPort,andtheprotocolversionselectedbyVersionisversion2or3-8PortRoleTransitionDesignatedPort_PORT狀態(tài)可從圖3-6,3-7中的任一狀態(tài)進入.也可以由圖3-8的其它狀態(tài)進入.如果端口DisablePort,BackupPort,AlternatePort,fdWhile=FwdDelay;前是RootPort,fwdWhile的取值范圍是0到FwdDelay.EntrytotheDESIGNATED_LISTENstatefromtheDESIGNATED_PORTstateoccursifeitherlearnorforwardisTRUE,andthePortisnotanedgePort,andeither:TherrWhiletimerisrunning,andthecurrentRootPorthasrequestedthatrecentRootPortsreverttotheDiscardingPortState;orThePortisnotinagreementwithcurrentSpanningTreeinformation,andthecurrentRootPorthasinstructedDesignatedPortsthatarenotinagreementwithcurrentSpanningTreeinformationtoreverttotheDiscardingPortState.ThelearnandforwardvariablesaresetFALSEtoindicatetothePortStateTransitionstatemachinethatthePortStateshouldbesettoDiscarding,andthefdWhiletimerissetequaltoFwdDelay.EntrytotheDESIGNATED_LEARNstatefromtheDESIGNATED_PORTstateoccursiflearnandsyncarebothFALSE,andeitherrrWhileisnotrunningorthereisnooutstandingrequestfromtheRootPorttoretirerecentRootPorts,andeither:Theforwardingdelayhasexpired;ThePortisanedgePort;AnagreementhasbeenreceivedinaBPDUfromtheRootPortoftheBridgeattachedtotheLAN(agreed==TRUE).EntrytotheDESIGNATED_FORWARDstatefromtheDESIGNATED_PORTstateoccursifforwardandsyncarebothFALSE,andlearnisTRUE,andeitherrrWhileisnotrunningorthereisnooutstandingrequestfromtheRootPorttoretirerecentRootPorts,andeither:Theforwardingdelayhasexpired;ThePortisanedgePort;AnagreementhasbeenreceivedinaBPDUfromtheRootPortoftheBridgeattachedtotheLAN(agreed==TRUE).PortisnotanedgePort,andforwardisFALSE,andthePortisnotinagreementwithcurrentSpanningTreeinformation,andthePorthasnotalreadysentaProposalflagtotheBridgeontheLANtowhichitisconnected.EntrytotheDESIGNATED_SYNCEDstatefromtheDESIGNATED_PORTstateoccursifanyofthefollowingaretrue:ThePortisneitherLearningnorForwarding,butthePortisnotindicatingthatitisinagreementwithcurrentSpanningTreeinformation(thesyncedvariableisAresponsehasbeenreceivedfromtheBridgeontheLANtowhichthePortisconnected,indicatingthatthePortmayproceedtotheForwardingPortState,butthePortisnotindicatingthatitisinagreementwithcurrentSpanningTreeThePortisanedgePort,butthePortisnotindicatingthatitisinagreementwithcurrentSpanningTreeinformation.TheRootPorthasrequestedthisPorttoestablishagreementwithcurrentSpanningTreeinformation,andthePortisalreadyinagreementwithcurrentSpanningTreeTopologyChangeState3-9TopologyChangeState端口發(fā)送TC=1.所有非邊緣端口收到TC=1后,FLUSHMACTABLE.當端口角色既不是根端口,也不是指定端,端口會變成Discarding狀態(tài),并且FLUSHMACTABLE.PortProtocolMigrationState3-10PortProtocolMigrationState當(Version>=2)&&portEnabled時,端口發(fā)送RSTP當(Version<2)&&portEnabled時,端口發(fā)送STPRSTPBPDU,(mdelayWhile==0&&rcvdSTP),STP端口發(fā)送STPBPDU,如果(mdelayWhile==0&&rcvdRSTP&&Version>=2),則端口變成發(fā)送RSTPBPDU. PortTransmitState3-11PortTransmitStateBPDUtxCount+1,1PortTimersStateMachinetxCount-1.當txCount=TxHoldCount時,不會再發(fā)送BPDU.圖3-123-12所示,最上面的交ROOTBRIDGE,1/1,1/4,1/5是指定端口,1/2是根端口,1/3是替換端口,1/5是邊緣端口.第一步,指定端口發(fā)送Proposal=1,即1/1發(fā)送Proposal=1.(1/1,1/2都認為自己是指定端口,都Proposal=1,誰先到達對方是隨機的.1/11/2的BPDU后,忽略.1/21/1BPDU后,成為根端口,進入第二步).第二步,交換機A開始sync,即迫使其它端口sync=1.當端口是邊緣端口,或者端口處于Discarding狀態(tài)時,sync=1.如果有端口處于Forwarding狀態(tài),狀態(tài)機迫使它進入sync=1,1/2ForwardingAgreement=1.第四步,指1/1收到Agreement=1后Forwarding此時A1/4處于Discarding狀態(tài),它的操作與原來ROOT的1/1一樣,開始發(fā)Proposal=1C則與Async其它端口,然后發(fā)送Agreement.如此循環(huán).典型案例4-1鏈路備份組網(wǎng)示意圖如圖4-1,交換機A和交換機B作為層,連接Internet.交換機C和交換機D作為匯聚層,交E和交F作為接入層,連接用戶終端設備.全部交換RSTP(交換E和交換機F為簡單起見,圖4-1所有鏈路都是百兆以太鏈路.RSTP數(shù)據(jù)都需要經(jīng)過根網(wǎng)橋.需要把處理能力強的高端交換機的優(yōu)先級設置為全網(wǎng)最低,以使之在和STP組網(wǎng)的時候,還要特別注意鏈路代價(PortCost),由于對于相同的鏈路,STP的cost比RSTP的cost小,所以會優(yōu)先選擇STP,甚至會棄用RSTP的千兆鏈路而選擇STP的百兆鏈路.STP性RSTPSTP的portcost,百兆鏈路修改為200100,千兆鏈路修改為20100RSTP.在4-1對交A和交BA:0,B:4096ROOT