IA华为-STP笔记

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STP：生成树协议                逻辑上阻塞备份链路（接口）
        历史背景：二层使用链路冗余的方式提高网络可靠性的同时，易出现二层环路问题，导致广播风暴和MAC地址表震荡的现象出现
                       
                广播风暴：交换机在不同接口接收到重复的数据帧， 会大量消耗设备性能和链路带宽。
                MAC地址表震荡（漂移）：交换机在不同接口学习到到相同的MAC地址，造成MAC地址表不断更新，占用设备的处理性能
       
        STP的作用：STP通过阻塞端口来消除环路，并能够实现链路备份的目的
                既通过链路冗余的方式提高网络可靠性，又能防止二层环路问题的出现

        STP的工作原理：
                1、选举一个根桥（有且只有一个）
                2、在非根交换机上选举一个根端口（有且只有一个RP）
                3、在每一条链路上选举一个指定端口（DP，在一个交换机上可以有多个DP）       
                4、阻塞所有非根非指定端口（AP）
       
        根桥选举的过程：                （比较桥ID，比小）
                交换机刚使能STP时都认为自己为根桥，根桥的所有接口都是DP，通过DP朝对端设备发送配置BPDU报文，
                通过比较BID（桥ID），越小越优，最终选举出一个作为根桥
                        BID：由桥优先级（2B）  + MAC地址（6B） 组成
                                桥优先级：16bit，只用前4bit，第一比特为默认为1，取值范围0--65535，默认32768，步长4096
                        先比优先级，越小越优
                        优先级一样，再比MAC地址，越小越优，
                        最优的成为根桥
       
        根端口的选举过程：
                在非根交换机上选举出一个根端口
                选举规则：                先比RPC、对端BID、对端PID、本端PID
                        1、先比较根路径开销（RPC），越小越优               
                        2、RPC一致，则比较对端的BID，越小越优
                        3、对端的BID一致，则比较对端的PID，越小越优
                                PID：2B，由端口优先级（1B）和端口号（1B）组成。
                                        端口优先级：8bit，只使用前4bit，取值范围：0-240；默认：128，步长：16
                                        先比优先级，再比端口号，越小越优
                        4、对端的PID一致，则比较本端的PID，越小越优，最终选举出RP，每个非根交换机上有且只有一个
       
        指定端口的选举过程：                比较RPC、本端BID、本端PID
                在每条链路上选举出一个指定端口
                1、先比较RPC，越小越优
                2、RPC一致，则比较本端BID，越小越优
        ·        3、本端BID一致，则比本端的PID，越小越优
       
        端口角色：
                RP：根端口，用于接收最优的配置BPDU的端口
                DP：指定端口，发送最优配置BPDU的端口
                AP：预备端口，被阻塞的端口

        STP报文类型：配置BPDU和TCN BPDU
                1、配置BPDU：用于计算生成树和维护生成树
                        BPDU的比较原则：
                                根桥ID、RPC、网桥ID、接口ID
                报文参数：
                        1、protocol ID：协议ID，如STP
                        2、protocol version：协议版本号
                                STP：802.1D，取值为0
                                RSTP：802.1w，取值为2
                                MSTP：802.1s，取值为3
                        3、BPDU type：消息类型，配置BPDU和TCN BPDU
                        4、flags：8bit，只使用了高比特位和低比特位，使用于拓扑出现变更时
                                        高比特位：TCA位,TCA置位配置BPDU是对TCN BPDU的响应，表示接收到了TCN BPDU
                                        低比特位：TC位，TC置位配置BPDU是通知下游设备刷新MAC地址表，将MAC地址表的老化时间从原来的300S改成15S，华为设备为0S
                                        TCA 000000 TC
                        5、Root ID：根桥ID，根桥的BID
                        6、RPC：根路径开销，去往根桥的路径开销总和
                        7、BID：桥ID，由桥优先级和MAC地址组成
                        8、PID：端口ID，由端口优先级和端口号组成
                        9、message age：消息生存时间，每经过一台STP交换机+1，最大20。
                        10、MAX age：消息最大生存时间，20S，存在本地的配置BPDU的老化时间，非根交换机上超时则认为根桥故障
                        11、hello time：2S，网络稳定后，根桥每隔2S发送配置BPDU用于维护生成树
                        12、forwarding delay：转发延迟，15S，用于防止临时环路的出现

                注意：只有根桥会发送配置BPDU
                根路径开销是交换机端口到达根桥的路径开销之和
                路径开销是本地端口的开销，根据段口速率来计算

                       
                2、TCN BPDU：用于通知根桥拓扑出现变更

        STP的端口状态：
                1、disable：禁用状态，未使能STP或者端口down
                2、blocking：阻塞状态，刚使能STP或者端口初始化/UP，可以接收并处理配置BPDU，但是不能转发配置BPDU，不能学习MAC地址和转发业务流量
                3、listening：侦听状态，可以接收并处理配置BPDU，能转发配置BPDU，但不能学习MAC地址和转发业务流量
                        当端口角色确定为DP或者RP，后期有业务流量的转发需求时，向该状态迁移
                4、learning：学习状态，可以接收处理配置BPDU，学习MAC地址，但是不能转发业务流量
                5、forwarding：转发状态，可以转发业务流量

                侦听-学习为什么需要15s？
                stp在进行BPDU的发送选举时，防止选举过程中BPDU在拓扑全部选举完的等待时间，可以避免临时环路
                学习-转发为什么需要15s
                因为stp学要构建新的MAC地址表，防止未知单播帧进行全网泛洪或防止数据帧转发时产生错误路径

                接收处理配置BPDU        转发配置BPDU        学习MAC地址        转发业务流量
               
disable                        ×            ×                   ×                               ×
blocking                        √            ×                     ×                                 ×
listening                        √                  √                     ×                     ×       
learning                        √                  √                     √                     ×       
forwarding                 √                  √                             √                     √


        端口状态的迁移：
                1、disable迁移至blocking：使能STP或者端口初始化后
                2、blocking迁移至listening：端口被选举为根端口或者指定端口，有业务流量转发的需求
                3、listening迁移至learning：转发业务流量需要先学习MAC地址，等待一个forwarding delay（15S）
                4、learning迁移至forwarding：继续等待一个forwarding delay（15S）
               
                注意：在listening、learning、forwarding状态下，端口丧失根端口或者指定端口角色，将回退到blocking状态；
                      在任意状态下，端口禁用或者链路失效，将回退到disable状态

       
        STP故障恢复时间：
                1、根桥故障恢复时间：从故障出现到恢复需要50S（20S老化时间+2个forwarding delay）

                2、直连链路故障：直连链路出现故障，设备可以直接感应到，AP端口直接转换成新的RP口，等待两个forwarding delay后进入到转发状态，
                        所以从故障出现到恢复需要30S时间
               
                3、非直连链路故障：从故障出现到恢复需要等待大约50S（20S老化时间+2个forwarding delay）的时间
               
                        注意：直连还是非直连链路基于拥有AP端口的交换机来讲
       
        STP拓扑变更机制：
                出现拓扑改变的交换机向上游设备发送TCN BPDU，上游交换机设备接收到TCN BPDU后，向下游设备恢复TCA置位的配置BPDU，告知下游设备已经接收TCN BPDU，可以停止发送了。
                同时继续向上游设备转发TCN BPDU，直到根桥接收到TCN BPDU后，根桥向下游设备发送TC置位的配置BPDU（用于通知下游设备刷新MAC地址表），下游设备接收到TC置位的配置BPDU后，
                将MAC地址表的老化时间从原来的300S改成15S（一个forwarding delay），并继续向下游设备转发，直到全网MAC地址表老化时间刷新完成
                       
                注意：TC置位和TCA置位的配置BPDU都属于配置BPDU ，与TCN BPDU属于两种不同类型报文
                        TC置位的BPDU只能根桥产生
               
        STP模式：
                STP：标准生成树协议，协议类型802.1D
                RSTP：快速生成树协议，协议类型802.1w
                MSTP：多实例生成树协议，协议类型802.1s（华为设备默认开启的）
               
                STP 模式切换配置命令：
                        [Huawei]stp mode ?
                        mstp  Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP) mode
                          rstp  Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) mode
                        stp   Spanning Tree Protocol (STP) mode

        STP配置命令：
                修改交换机优先级：
                [Huawei]stp priority ?
                  INTEGER<0-61440>  Bridge priority, in steps of 4096
       
                修改端口优先级：
                [Huawei-GigabitEthernet0/0/1]stp port priority ?
                INTEGER<0-240>  Port priority, in steps of 16
               
                修改路径开销：
                        1、修改开销计算标准：影响所有接口开销的计算
                                [sw3]stp pathcost-standard ?
                                  dot1d-1998  IEEE 802.1D-1998
                                        老版本：开销取值范围0-65535
                                  dot1t       IEEE 802.1T
                                        华为默认开启的，开销取值范围0--20000000
                                  legacy      Legacy
                                        华为私有，开销取值范围0--200000
                        2、修改接口开销：只影响被修改的接口开销
                                [sw3-GigabitEthernet0/0/2]stp cost ?
                                  INTEGER<1-200000000>  Port path cost
                       
                        如果两者都配置了，第二种方式生效
               
                        根路径开销：去往根桥路径上的所有根端口的接口开销总和
                       
                指定根桥：
                1、修改桥优先级：
                        [sw1]stp priority 0
                2、通过命令指定：
                        [sw3]stp root primary
                如果两种都配了，第二种生效
               
                查询命令：
                        [sw3]display stp         //查看STP详细信息
                        [sw3]display stp brief         //查看STP简要信息

sunjam

上课的时候记的吧

雨后的阳光567

这。。。太全了 全是干货