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[数通]STP、RSTP、MSTP原理及配置

开发技术 开发技术 2周前 (04-09) 13次浏览

[数通]STP、RSTP、MSTP原理及配置

目录
  • [数通]STP、RSTP、MSTP原理及配置
    • STP
      • STP – 作用
      • STP – 概念
      • STP – 配置BPDU
      • STP – 根桥选举
      • STP – 最优配置BPDU

STP

STP – 作用

  • 消除交换机环路
  • 解决MAC地址表震荡和广播风暴的问题

补充:STP是数据链路层的协议

STP – 概念

根桥(Root Bridge)

  • 桥ID最小的网桥,由优先级和MAC地址组成。

根端口(Root Port)

  • 去往根桥路径开销最小的端口,根端口负责向根桥方向转发数据。
  • 在一个运行STP协议的设备上,根端口有且只有一个,根桥上没有根端口。

指定桥(Designated Bridge)

  • 指定桥通过指定端口负责向本网段转发流量和发送配置信息。

指定端口(Designated Port)

  • 每个网段选择到根桥最近的网桥作为指定桥,该桥到这个网段的端口为指定端口。

一旦根桥、根端口、指定端口选举成功,则整个树形拓扑建立完毕。

在拓扑稳定后,只有根端口和指定端口转发流量,其他的非根非指定端口都处于阻塞(Blocking)状态,它们只接受STP协议报文而不转发用户流量。

STP – 配置BPDU

配置BPDU

  • 传递根桥ID、累计根路径开销、发送设备BID、发送端口PID等参数
  • 由根桥周期(hello time)发送
  • 发送目的地址为组播MAC地址
  • 老化时间为Max Age
BPDU消息字段 BPDU消息说明
Protocol Identifier 总是为0
Protocol Version Identifier 总是为0
BPDU Type BPDU类型
Flags 标识位
Root Identifier 当前根桥的BID
Root Path Cost 根路径开销
Bridge Identifier 本交换设备的BID
Port Identifier 发送该BPDU的端口ID
Message Age 该BPDU的消息年龄
Max Age 消息老化年龄
Hello Time 发送两个相邻BPDU的时间间隔
Forward Delay 控制Listening和Learning状态的持续时间

配置BPDU在以下三种情况下会产生

  1. 只要端口使能STP,则配置BPDU就会按照Hello Time时间间隔从指定端口发出。

  2. 当根端口收到配置BPDU时,根端口所在的设备会向自己的每一个指定端口复制一份配置BPDU。

  3. 当指定端口收到比自己差的配置BPDU时,会立即向下游设备发送自己的BPDU

根桥ID(Root Identifier)

  • Root Identifier由根桥优先级和根桥MAC地址组成,默认优先级为32768

根路径开销(Root Path Cost)

  • 从发送该BPDU的网桥到根桥的最小路径开销,即到根桥的最短路径上所有链路开销的和。

桥ID(Bridge Identifier)

  • 发送BPDU的桥ID,对于LAN来说,就是指定桥ID(Designated Bridge ID)

发送端口ID(Port Identifier)

  • 发送BPDU的端口ID,端口ID由端口优先级和端口号组成。对于LAN来说,就是指定端口ID(DesignatedPortID)。

Hello Time

  • 发送BPDU的时间间隔,用于检测链路是否存在故障。
  • 当网络拓扑稳定后,该计时器只能在根桥上进行修改才有效。
  • 当拓扑发生变化时,变更消息不受Hello Time影响。
  • 默认发送间隔为2秒。

Max Age

  • 非根桥设备收到配置BPDU报文后,报文中的Message Age和Max Age会进行比较:
    • Message Age <= Max Age,非根桥设备继续转发配置BPDU报文
    • Message Age > Max Age,则该配置BPDU报文将被老化,丢弃报文
  • 实际中,配置BPDU报文经过一个桥,Message Age增加1。
  • 默认为20秒。

Forward Delay

  • 配置BPDU传播到全网的最大延迟,默认为15秒。

STP – 根桥选举

  1. 使能STP后,网络中的每台设备都认为自己是根桥。此时,每台设备仅仅收发配置BPDU,而不转发用户流量,所有端口都处于Listening状态。所有设备通过交换配置BPDU后,进行选举工作,选出根桥、根端口和指定端口。

  2. 网络初始化时,网络中所有STP设备都认为自己是根桥,根桥ID为自身的设备ID。通过交换配置消息,设备之间比较根桥ID,网络中根桥ID最小的设备被选为根桥。(先比较优先级,然后比较MAC地址大小)

  3. 交换机优先级是可配置的,取值范围0~65535,默认为32768。

STP – 最优配置BPDU

最优配置BPDU处理方法

步骤 过程

程序员灯塔
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