一、STP(Spanning Tree Protocol)
PVST、PVST+、RSTP、MSTP
IEEE 802.1d STP
IEEE 802.1q VLAN
IEEE 802.1p Qos
IEEE 802.1x dot1x
IEEE 802.1w RSTP
IEEE 802.1s MSTP
1.作用：防止二层交换环路
1)为什么交换网络会形成环路?(原因：为了提高网络的可靠性，增加冗余设备，从而导致交换网络环路) 2)如何防止二层交换环路?
Spanning Tree Protocol
2.Spanning Tree Protocol(生成树协议)
1)STP如何选举
a)选举Root Bridge
每个交换机(网桥)都拥有一个BridgeID(=BridgePriority+Bridge MAC Address) 0~65535，缺省32768
i)到达根桥的路径费用最小
10M 100
100M 19
1000M 4
10G 2
ii)Sender Bridge ID最小
iii)Sender PortID最小(PortID=Port Priority+Port Number)
0~255，缺省123
iv)自身的PortID最小(PortID=Port Priority+Port Number)
c)为每个网段(二层网段)选择一个Designated Port(指定端口)
i)到达根桥的路径费用最小
10M 100
100M 19
1000M 4
10G 2
ii)Sender Bridge ID最小
iii)Sender PortID最小(PortID=Port Priority+Port Number)
0~255，缺省123
iv)自身的PortID最小(PortID=Port Priority+Port Number)
2)BPDU报文(Bridge Protocol Data Unit)桥协议数据单元
在STP中，BPDU报文由Root Bridge产生，其他交换机中转该BPDU报文
3)假设网络中的交换机设备刚启动，每个交换机都认为自己是Root Bridge，发送BPDU报文
经过一段时间的交互，最终选择Root Bridge/同时可以确定每个交换机上的不同端口
的角(Root Port/Designated Port)，被选择为RP或DP的端口必须经过2个Forward Delay
问题1：刚启动的时候，所有交换机的端口处于block状态。
被选择成RP或DP的端口先进入Listen，再经过Learning状态，最后进入Forward状态
其他端口(没有被选举为RP或DP)继续停留在block状态。
问题2：为什么RP/DP需要经过2个Forward Delay才进入Forward状态?
为了防止STP收敛过程中的临时环路，当然引入Forward Delay后，在STP收敛过程中，将导致网络的临时中断。
问题3: Forward Delay为什么等于15秒
BPDU报文每隔2秒发送一次，通常网络的直径为7
4)STP端口的角：RP/DP/其他的统称为NDP，RP/DP最终进入Forwarding状态，NDP(非指定端口)为Blocking状态
STP端口的状态:
Blocking (稳定状态)：不会学习MAC地址，不能转发数据帧
Listening (过渡状
态)：不会学习MAC地址，不能转发数据帧
Learning (过渡状态)：学习MAC地址，不能转发数据帧
Forwarding (稳定状态)：学习MAC地址，转发数据帧
什么情况下，STP成为收敛?--所有端口均为Forwardig或Blocking状态
5)STP中的BPDU报文的类型
a)Configuration BPDU(配置BPDU)：只能由Root Bridge，其他交换机中转这种BPDU
b)TCN BPDU(拓扑改变通知BPDU)：由发行拓扑改变的交换机产生 6)拓扑改变的机制
在交换网络中，若一个交换机发行拓扑改变，它将产生TCN BPDU，沿着去往root bridge方向发送，
(从自己的RP端口发出，必须得到上游交换机的确认TCA，如果没有收到TCA，再次发送TCN BPDU)
直到该TCN BPDU报文达到root bridge.
root bridge收到该TCN BPDU后，在后续一段时间内(Max-AGE+Forward_Delay)发送的configuration BPDU
中的TC标志位=1，所有交换机收到这种带TC比特的Configuration BPDU时，将本交换机的MAC地址表中的现有
表项的老化时间设置为Forward_delay 15秒.
7)PVSTP(Per VLAN)
a)优点
在每个VLAN中计算一个STP实例，可以实现不同VLAN的流量分担，提高链路的利用率。
b)BridgeID襄樊市职业技术学院
不同VLAN都需要计算一个STP实例，如何设置BridgeID?
实现方式：
i.一个交换机上存在一个MAC地址池，不同VLAN计算STP中，从其中选取一个MAC地址，
从而保证不同STP实例的BridgeID唯一。
ii.使用扩展系统id。
将原先16bit的优先级划分为2部分，前4bit依旧用作priority，后12bit将VLAN ID映射进去。爱的拐点
VLAN 1的BridgeID(假设交换机的priority为缺省值32768)
32769.MAC
VLAN 2的BridgeID(假设交换机的priority为缺省值32768)
32770.MAC
由于后12bit被用作VLAN ID的映射，因此配置PVST的交换机优先级，步长必须为4096
交换机的优先级:0/4096/8192
c)PVST+配置
Switch(config)#spanning-tree vlan VLAN_ID priority 优先级
spanning-tree portfast(interface command) trunk
spanning-tree portfast default (global command)
interface range fa0/1,f0/5-10
define interface-range ald fa0/1,fa0/5-10
interface range macro ald
IEEE 802.1d STP
IEEE 802.1q VLAN
IEEE 802.1w RSTP
IEEE 802.1s MSTP
二、RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol)
PVRST+
1.选举的原则：和STP完全一样
2.RSTP和STP的区别
1)端口角
STP:RP/DP/NDP
RSTP:RP/DP/NDP(AP:Alternate Port,BP:Backup Port)
其中AP(替换端口)，用来替换Root Port
BP(备份端口)，用了备份Designated Port
AP：若一个端口是由于接收到其他交换机
的BPDU报文而进入blocking，则该端口为AP；
BP：若一个端口是由于接收到本交换机的BPDU报文而进入blocking，则该端口为BP；
2)端口状态
STP: Blocking/Listening/Learning/Forwarding
RSTP:Discarding/Learning/Forwaring
自然界大事件3)RSTP改进收敛速度的方法
a)引入hello机制(类似于邻居机制)
若连续3次未收到hello报文，则认为邻居故障，将从该邻居得到的BPDU消息老化.
b)一个交换机c(一个端口为RP，其余端口为AP，处于阻塞状态)，若交换机C的RP故障，则AP成为的RP，该端口可以直接转发
(4096)A---------B(8192)
\ /
\ /
\ /(阻塞)AP
C(32768)接入层
c)Proposal-Agreement机制(提议/同意机制)
注1：Proposal-Agreement必须在Point-to-Point链路上进行。
注2：若交换机的端口工作在全双工，则缺省认为是Point-to-Point链路。
若交换机的端口工作在半双工，则缺省认为是Shared链路。
从根桥开始，由DP端口向下游交换机的端口发出Proposal消息，
下游交换机的端口必须满足一些条件才可以回复Agerement消息。
需要满足什么条件？
下游交换机除了接收Proposal消息以外的所以其他端口必须满足sync(同步)条件，才可以回复Agreement消息。
注：一个端口怎样才能满足sync条件?
1)该端口是edge-port(边缘端口，这种端口通常是连接终端设备，它的收敛时间为0)
2)该端口是阻塞的
show cdp neighbors
spanning-tree mode rapid-pvst
spanning-tree link-type point-to-point
d)拓扑改变机制
STP：由发现拓扑改变的交换机产生TCN BPDU，沿着去往Root Bridge的方向，最终发送到Root Bridge.
原因：STP中，只有Root Bridge才能产生Configuration BPDU报文
RSTP：由发现拓扑改变的交换机直接泛洪这个消息到网络中。
原因：每个交换机可以自动产生/发送BPDU报文。
RSTP中，什么才算拓扑改变？
非边缘端口进入转发状态。
STP中，什么菜算拓扑改变？
端口进入blocking或forwarding状态
南湖二中三、MSTP(Multi Spanning Tree Protocol)
1.作用
在网络中运行多个生成树的实例，从而实现流量的分担
杨从保将多个VLAN映射到一个生成树实例
基于RSTP开发的，在网络中运行多个生成树实例，从而实现流量的分担。
2.MSTP的配置
同一个区域(Region)中的交换机进行MSTP的交互
如何确定Region?由以下3个参数确定(Name/Revision number/VLAN关联表)
spanning-tree mode mst
spanning-tree mst configuration 进入配置模式
name 7
979
北京市卫生局招待所revision 1
instance 1 vlan 11-20
instance 2 vlan 21-30
show spanning-tree mst configuration
show spanning-tree mst 1
spanning-tree mst 1 priority 4096
spanning-tree mst 2 priority 8192
show int trunk
show cdp neighbors
归纳:
STP/PVST/PVST+/RSTP/PVRST/MSTP
思科交换机设备PVST(只能支持ISL封装的trunk)/PVST+(支持ISL/802.1Q封装的trunk)/PVRST/MSTP
华为交换机设备STP/RSTP/MSTP
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