HCIP STP总结

网桥的4个选举

  • 根网桥:
有且仅有一台,且由BPDU中的桥ID来决定                                                                               桥ID= 网桥优先级(0-65535公有) 默认32768 +  MAC地址(只有存在svi接口的交换机才拥有mac地址,若存在多个mac选数值最小) 根网桥的选举   先比较优先级,小优;   若优先级相同,比较mac,数值小优;
  • 根端口:
           在每台非根网桥上,有且仅有一个接口;本地离根网桥最近的接口(最短、星型),接收来自根网桥的BPDU,转发用户的流量(该接口不阻塞)                                                         1、比较从根网桥发出后,通过该接口进入时最小的cost值;2、入向cost值相同,比较该接口对端设备的BID,小优3、对端BID也相同,比较该接口对端设备的接口的PID;先优先级小,若优先级一致,编号小4、连对端PID也相同,比较本地PID,小优;

PID=端口ID 接口优先级(0-240,步长16,默认128) 接口编号

  • 指定端口:
在每一段存在STP的物理链路上,有且仅有一个;转发来自根网桥的BPDU,同时可以转发用户流量(不阻塞);默认根网桥上所有接口为指定端口;                                                    1、比较从根网桥发出后,通过该接口进入这段链路时的cost值最小(出向)2、若出向cost值相同,必须本地的BID,小优;3、本地BID相同,比较本地的PID;4、本地PID,相同,直接阻塞该端口;
  • 非指定端口(阻塞端口):
  当以上所有角色全部选举完成后,剩余没有任何角色的接口为非指定;该接口逻辑阻塞,实际可以接收到信息,但不转发;
  • 接口对端:即对该接口传输数据的上一个设备
cost值:不同带宽 存在不同cost
802.1d标准: 802.1T标准
10M = 100 1000M= 20000
100M=19 100M=200000
1000M=4
10000M=2
100000M=1
  • 接口状态

down:
没有BPDU收发,一旦可以进行BPDU收发进入下一状态

侦听:强制15s;所有交换机进行BPDU收发,选举所有角色;接口角色为非指定端口直接进入阻塞状态;若为指定端口和根端口进入下一状态;
学习:强制15s; 指定端口和根端口学习所有接口连接设备的MAC地址,生成MAC表;之后进入下一状态;
转发:指端端口和根端口进入,可以转发用户报文;
阻塞:逻辑阻塞;
注:只有到接口进入到转发状态后,才能为用户转发数据报文,之前的30s不能转发任何数据;收敛时间:                                                               初次收敛—30s =  15侦听+15s学习
  • 802.1D

一个交换网络内仅存在一棵生成树
交换机间使用BPDU—桥协议数据单元 – 交换机间沟通互动收发的数据

  • 配置BPDU
根网桥只有一个,在交换机网络初始状态时,所以交换机都可以是根网桥,之后进行BPDU的发送后,基于数据中的参数进行对比,选出根网桥,之后其他非根网桥不再发送BPDU,只接受和转发BPDU    发送周期为 2s ,hold time 20s` 
  • TCN–拓扑变更消息
在本地交换机链路故障后,STP(生成树)重新收敛,为了快速刷新全网所有交换机的MAC表,将向本地所有STP接口发送TCN(标记位中的TCN位置1),邻居交换机收到TCN后,先标记为ACK位为回复,用于可靠传输消息;之后将TCN逐级转发到根网桥处,由根网桥回复TC消息来逐级回复到所有交换机;使所有交换机临时将MAC表的老化时间修改为15s(默认的,转发延时)

缺点:

  1. 收敛慢
  2. 链路利用率低

PVST

该协议是CISCO私有协议 ——(基于vlan的生成树协议)
在每个vlan内,存在一棵树,每个树的工作原理同802.1d一致;不同vlan的BPDU区别在于优先级;
优先级=4096倍数+vlan id   人为仅可修改4096倍数备份,且只能修改为4096的整倍

仅支持 trunk干道封装为ISL(cisco私有封装)

PVST +

是PVST的基础上的进阶版,兼容了802.1q的trunk封装,而且设计了部分加速

  • 端口加速
进入层连接用户的接口,建立连接时无需等待30s,可以直接使用
上行链路加速——针对直连检测仅在接入层设备上配置,因为配置后,该交换机将自动加大本地的网桥优先级;           在直连检测条件下阻塞接口将跳过30s,直接进入转发状态
  • 骨干加速——针对次优的BPDU
所有交换机均可配置,针对接收到次优BPDU的阻塞端口可以跳过20s的hold time;     

本来是50s,20s的hold time ;之后是15s 的倾听 + 15s 的学习

缺点

  1. 加速不彻底
  2. 树多

快速生成树
cisco的RSTP — 基于vlan的快速生成树 - 一个vlan一棵树

 pvst+的升级

公有RSTP(802.1w) — 整个交换网络一棵树

 802.1d的升级

原理

1、取消了计时器,而是在一个状态工作完成后,直接进入下一状态;
2、分段式同步,两台设备间逐级收敛;使用请求和同意标记;依赖标记位的第1和第6位
3、BPDU的保活为6s;hello time 2s;
4、将端口加速(边缘接口)、上行链路加速、骨干加速集成了
5、兼容802.1d和PVST,但802.1d和PVST没有使用标记位中的第1-6位,故不能快速收敛;因此如果网络中有一台设备不支持快速收敛,那么其他开启快速收敛的设备也不能快速;
当tcn消息出现时,不需要等待根网桥的BPDU,就可以刷新本地的cam表;
注:接口默认为半双工时,即便允许RSTP,依然基于慢速的802.1D算法来收敛;      

边缘接口:

用于连接PC的接口,一旦被设定为边缘接口;将不再进行BPDU的发送,且不进行STP的收敛,直接为转发状态; 但若该接口收到了对端的BPDU,将失去边缘特性,重新正常收敛;

802.1 S / MSTP / MST
继承了快速生成树的基础; 将多个vlan放置于一个组内,基于每个组一棵生成树;

同组间的BPDU中优先级= 4096倍数+组号    默认存在组0,且所有vlan默认处于该组;优先级= 32768+0

注:

若将创建某个组,但该组内的vlan,在本交换机上没有创建,同时没有为该vlan服务的接口;该组将没有任何信息;                                           整个交换网络中所有设备的分组信息必须完全一致;

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