STP原理与配置

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《数据通信技术与应用》
第二单元:局域网交换技术
第3讲:生成树技术
主讲人:史红彦
学习目标
• 理解生成树协议产生的原因
• 理解生成树协议的基本原理
• 掌握生成树的工作过程
• 掌握生成树协议的简单配置
1、二层环路问题
2、STP原理
3、STP端口状态
4、STP基本配置
二层环路问题 —— 广播风暴
Server/host X
Router Y
Segment 1
Broadcast
Switch A
Switch B
Segment 2
Host X 发送一个广播帧
二层环路问题 —— 广播风暴
Server/host X
Router Y
Segment 1
Broadcast
Switch A
Switch B
Segment 2
Host X 发送一个广播帧
二层环路问题 —— 广播风暴
Server/host X
Router Y
Segment 1
Switch A
Broadcast
Switch B
Segment 2
交换机不断的转发该广播帧
二层环路问题 —— MAC地址表震荡
Router Y
Segment 1
Unicast
host X
Unicast
Port 0
Port 0
Switch A
Switch B
Port 1
Port 1
Segment 2
Host X发送一个单播帧到 Router Y
任何一台交换机都没有学到过 X的MAC地址
Switch A 和 B 从各自的port 0学到 X的MAC地址
二层环路问题 —— MAC地址表震荡
Router Y
Server/host X
Segment 1
Unicast
Unicast
Port 0
Port 0
Switch B
Port 1
Port 1
Switch A
Segment 2
任何一台交换机都没有学到过Router Y的MAC地址,该
帧被洪泛(flooding)转发
Switch A 和 B 错误的从port 1学到 X的MAC地址
STP的作用 —— 消除环路
ETH-Trunk
HQ-CS-A
HQ-AS-1
HQ-CS-B
STP阻塞此端口
STP的作用 ——冗余备份
ETH-Trunk
HQ-CS-A
HQ-CS-B
链路故障
HQ-AS-1
STP启用此端口
1、二层环路问题
2、STP原理
3、STP端口状态
4、STP基本配置
STP工作原理
STP的整个工作过程类似于一棵树的成长过程。
STP的基本工作原理为:通过BPDU(Bridge
Protocol Data Unit,桥接协议数据单元)的交互来
传递STP计算所需要的条件,随后根据特定的算法,
阻塞特定端口,从而得到无环的树形拓扑。
STP工作流程
第一步:选举根网桥(Root Bridge)
第二步:选举根端口(Root Port)
第三步:选举指定端口(Designated Port)
第四步、阻塞预备端口(Alternate Port)
STP工作流程-选举根交换机
Root Bridge
HQ-CS-A
ETH-Trunk
HQ-CS-B
在整个二层网络中,只能有一个根网桥
HQ-AS-1
STP工作流程-选举非根网桥的根端口
Root Bridge
HQ-CS-A
Root Port
ETH-Trunk
HQ-CS-B
Root Port
在每一台非根网桥上,有且只有一个根端口。
HQ-AS-1
STP工作流程-选举网段的指定端口
Root Bridge
Root Port
ETH-Trunk
HQ-CS-A
Designated
Port
HQ-CS-B
Designated
Port
Designated
Port
Root Port
在每一个网段上,有且只有一个指定端口
HQ-AS-1
STP工作流程-阻塞预备端口
Root Bridge
Root Port
ETH-Trunk
HQ-CS-A
Designated
Port
Root Port
HQ-AS-1
HQ-CS-B
Designated
Port
Alternate
Port
Designated
Port
交换机端口角色
端口角色
描
述
根端口,是所在交换机上离根交换机最
Root Port
近的端口,处于转发状态。
指定端口,转发所连接的网段发往根交
Designated
换机方向的数据和从交换机方向发往所
Port
连接的网段的数据。
Alternate 预备端口,阻塞作为备用接口,不向所
Port
连网段转发任何数据。
STP判定条件
网桥ID(Bridge ID)
端口ID(Port ID)
根路径成本
网桥ID
网桥ID为交换机的身份标识,具备全局唯一性。
网桥优先级
缺省值:32768
2字节
网桥的MAC地址
6字节
端口ID
端口ID为交换机端口的身份标识。
端口优先级
缺省值:128
8比特
端口编号
8比特
根路径成本
根路径成本为各网桥去往根网桥所要花费的开销,它由
沿途各路径成本(Path Cost)叠加而来。
SWA
ROOT
路径成本100
SWB
路径成本100
SWC
C的路径成本为100+100=200
STP工作流程-选举根交换机
根桥即树的根,它是生成的树形网络的核心,
其选举对象范围为所有网桥。
在整个二层网络中,只能有一个根网桥。
根桥选举判定规则:比较网桥ID,值小者优先。
网桥ID具备全局唯一性
Switch X
缺省优先级 32768
(0x8000)
MAC 0c0011111111
BPDU
Switch Y
缺省优先级 32768
(0x8000)
MAC 0c0022222222
Root bridge = 有最低桥ID的交换机
Bridge ID = 桥优先级 + 桥 MAC 地址
在本例中, 哪台交换机有最低桥ID?
STP工作流程-选举非根网桥的根端口
在每一台非根网桥上,有且只有一个根端口
根端口选举判定规则:
1、比较根路径成本,值小者优先。
2、比较上游网桥(BPDU的发送交换机,此时可简单理解为
相邻的交换机)的网桥ID,值小者为优先。
3、比较上游端口(BPDU的发送端口,此时可简单理解为相
邻交换机的端口)的端口ID,值小者为先。
Root
缺省优先级 32768
MAC 0c0011111111
100
100
交换机C
100
缺省优先级 32768
MAC 0c0022222222
交换机 B
0
1
100
交换机 A
Bridge ID = 桥优先级 + 桥 MAC 地址
在本例中, A的根端口是哪一个?
STP工作流程-选举网段的指定端口
在每一个网段上,有且只有一个指定端口
指定端口选举判定规则:
1、指定端口的选举过程同根端口。
2、特别说明:
根网桥上的所有端口皆为指定端口。
根端口相对应的端口(即与根端口直连的端口)
皆为指定端口。
STP工作流程-阻塞预备端口
如果一个端口既不是根端口,也不是指定端口,
则将成为预备端口,该端口将被阻塞,不转发数
据
STP工作流程-选举根交换机
Root
STP工作流程-选举非根网桥的根端口
RP
RP
RP
RP
STP工作流程-选举网段的指定端口
DP
DP
RP
RP
DP
DP
RP
RP
DP
STP工作流程-阻塞预备端口
DP
DP
RP
RP
DP
DP
RP
RP
×
DP
1、二层环路问题
2、STP原理
3、STP端口状态
4、STP基本配置
BPDU
STP通过BPDU(桥接协议数据单元)进行生成树计算,以
及当网络拓扑发生改变时候,重新进行收敛。
STP所使用的BPDU报文有两类:
•配置BPDU
•拓扑变更BPDU(TCN BPDU)
端口状态描述
端口状态
描
述
Disabled
端口没有启用
此状态下端口不转发数据帧,不学习MAC地址表,不参与生成树计算。
Listening
侦听状态
此状态下端口不转发数据帧,不学习MAC地址表,只参与生成树计算,接
收并发送BPDU。
Blocking
阻塞状态
此状态下端口不转发数据帧,不学习MAC地址表,此状态下端口接收并处
理BPDU,但是不向外发送BPDU。
Learning
学习状态
此状态下端口不转发数据帧,但是学习MAC地址表,参与计算生成树,接
收并发送BPDU。
Forwarding
转发状态
此状态下端口正常转发数据帧,学习MAC地址表,参与计算生成树,接收
并发送BPDU。
端口状态变换
此状态下端口不转
发数据帧,不学习
MAC地址表,此状
态下端口接收并处
理BPDU,但是不
向外发送BPDU。
Disabled
端口开启20S
端口禁用
Listening
此状态下端口不
转发数据帧,不
学习MAC地址表
此状态下端口不转
,不参与生成树
发数据帧,但是学
计算。
习MAC地址表,参
此状态下端口不转
与计算生成树,接
发数据帧,不学习
收并发送BPDU。
MAC地址表,只参
与生成树计算,接
收并发送BPDU。
15S
端口禁用
端口禁用
Learning
Blocking
15S
Forwarding
端口禁用
此状态下端口正常转发
数据帧,学习MAC地址
表,参与计算生成树,
接收并发送BPDU。
1、二层环路问题
2、STP原理
3、STP端口状态
4、STP基本配置
STP基本配置-配置命令
SWA
Root
[Quidway]sysname SWB
[SWB]stp enable
[SWB]stp mode stp
[SWB]stp priority 8192
E0/10
E0/20
LANB
LANA
E0/20
E0/10
SWB
[Quidway]sysname SWA
[SWA]stp enable
[SWA]stp mode stp
[SWA]stp priority 4096
E0/20
LANC
E0/10
SWC
E0/24
LANC的
指定端口
LAND
LANE
[Quidway]sysname SWC
[SWC]stp enable
[SWC]stp mode stp
小结
二层环路造成的问题
生成树协议作用
生产树协议原理
生成树协议工作过程
谢
谢!

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