网络工程师学习笔记之STP基础

1、STP（spanning Tree Protocol）

为提高网路可靠性，交换常使用冗余链路，STP可以在提高可靠性的同时避免环路。

2、如果有环路，交换机收到帧后，这个帧会被无限转发，引起广播风暴。这样交换机性能急剧下降，并导致业务中断。

环路会导致MAC地址表震荡。

3、STP主要作用：

消除环路：通过阻断冗余链路来消除可能环路。

链路备份：当路径发生变化故障时，激活备份链路。

4、STP操作流程：

（1）选举一个根桥（根交换机）

（2）每个非根交换机选举一个根端口

（3）每个网段选举一个指定端口

（4）阻塞非根、非指定端口

现有根桥发生故障时，非根桥之间交互信息选举新根桥，交互信息叫BPDU。

BPDU包含了桥ID，路径开销，端口ID、计时器等参数。

5、 指定端口（D）：交换机转发BPDU的端口，每个网段只能有一个指定端口，且根桥的每个端口都是指定端口。

根端口（R）：非根交换机去往根交换机路径最优的端口，根桥上没有，其他交换机最多只有一个根端口。

预备端口（A）：既不是指定端口，也不是根端口

6、根桥选举

每台交换机启动STP后，都认为自己是根桥，每个交换机都有一个桥ID（Bridge ID），ID由16位的桥优先级和48位MAC地址组成。

桥优先级取值范围：0~65535，默认为32768，数值越小越优先。

如果优先级相同，则比较MAC地址，MAC地址越小越优先。

7、根端口选举

（1）非根交换机选举根端口，分别依据：该端口的根路径开销，对端BID（Bridge ID），对端PID（Prot ID），本端PID。

（2） 端口开销与端口带宽有关，带宽越高，开销越小，一条路径上所有端口开销总和为该路径的路径开销，最短的开销为根路径开销RPC（Root Path Cost）。

（3）每个端口都有一个端口ID，由端口优先级和端口号构成，端口优先级取值范围为0~240，步长为16，缺省状态为128。

（4）如果两个端口计算的累计路径开销相同，则选择收到发送者BID最小的端口为根端口。

（5）如果两端口连接到同一交换机，则选择发送PID最小的端口为根端口。

（6）如果两端口通过HUB连接到同一交换机的同一个端口，则选择PID最小的端口。

8、指定端口选举

（1）非根桥交换机选举指定端口分别依据路径开销、BID、PID。

（2）根桥的所有端口都是指定端口，除非在物理上存在环路。

（3）选举时路径开销最小的端口为指定端口。

（4）如果累计路径开销相同则比较端口所在交换机的BID，选BID最小的端口。

（5）如果累计路径开销和BID相同，则比较端口PID

9、 网络收敛后，只有指定端口和根端口可以转发数据，其他端口被阻塞，不能转发数据，只能从指定的交换机接收BPDU，来监视链路状态。

10、端口5种状态：

forwarding：转发状态，可转发流量和BPDU报文，只有根端口和指定端口才有。

learning：学习状态，可根据流量构建MAC地址表，步转发用户流量。

LIstening：侦听状态，端口可以转发BPDU报文，不能转发流量。

Blocking：阻塞状态，仅能接受处理BPDU，不能转发BPDU，不能转发用户流量。

Disabled：禁用状态，既不转发和处理BPDU，也不转发用户流量。

11、BPDU时间参数

（1）Hello Time指发送BPDU的时间间隔，该指在根桥上修改才有效。

（2）Message Age从根桥到当前交换机的总时间，根桥发出时为0，每经过一个交换机加1。

（3）Max Age 指 BPDU报文的老化时间。

12、根桥故障

根桥发生故障，则下游交换机无法收到根桥的BPDU，Max Age（默认20秒）就会超时，之后非根桥交换机相互发送配置BPDU，重新选举根桥，导致50秒（Max Age+2倍Forward Delay时间）恢复时间。

13、直连故障

交换机检测到直连物理故障，会将预备端口转换为指定端口。新的根端口在在30秒后恢复到转发状态。

Alternate端口：listening 到 learning 到 Forwarding状态。

14、非直连链路故障，需要等待Max Age 加2倍的Forwarding Delay时间，大约50秒时间才能由恢复到转发状态。

15、拓扑变化导致MAC地址变化

由于MAC地址表项的老化时间为300秒，发生故障后，会导致生成树拓扑发生变化，因此需要及时更新MAC地址表项。

16、STP三种模式：Mstp ，Stp ， Rstp

17、配置优先级

（1）通过修改优先级，可以配置交换机为根交换机。

（2）一般指定配置高，性能好的交换机为根桥。

（3）stp priority priority 命令配置优先级，priority 值范围0~61440，步长4096，缺省32768.

（4）stp root primary 命令指定根桥。

18、配置路径开销

stp pathcost-stadard : 配置指定交换机路径开销值标准

stp cost cost ：指定端口开销

华wei私有标准cost范围：1~200000，

802.1d标准cost范围：1~65535，

802.1t标准cost范围：1~200000000。

19、配置验证

display stp ：检查交换机STP配置