路由交换：STP（一）

作者: 周山 | 来源:发表于2020-12-09 17:15 被阅读0次

二层环路导致的问题：

1、广播风暴：

交换机转发BUM报文的机制造成的，数据帧没有防环机制,导致交换机环路无法消除
B：boradcast广播
U：未知的MAC单播帧
M：组播

2、mac地址表震荡：

交换机端口学习机制，后学习到的会把之前学习到的覆盖，使得交换机生成错误的表项，导致转发出现错误。

3、多帧复制，重复数据帧接收:

如果存在大量的广播帧，导致网络性能下降甚至不可用，终端设备也会消耗大量CPU资源处理广播

STP：

原理解析

1、选举一个根桥：
一个广播域中有且仅有一个根桥。
2、每个非根交换机选举一个根端口：
在一个广播域中，非根桥有多少个，根端口就有多少个
3、每个存活链路选举一个指定端口：
交换机的每一个端口所连接着的链路都可以称作一个网段即冲突域，交换机可以隔离冲突域
4、选非根、非指定端口作为阻塞端口：
标准的STP（802.1D）Dlock prot
华为STP阻塞端口称为AP，AP源自于RSTP

应知应会

STP协议的所有角色都是通过比较BPDU的参数选举出来的
STP协议定义了每个交换机都有一个BID来标识自己
BID=pri+mac
pri取值有两个标准
pri默认值是32768
1、0~65535
2、0~61440 HW，但优先级取值必须是4096的倍数，实际上是16个值，而cisco两套标准都可以用

名词解释

ROOT桥：发送最好BPDU的交换机
RP（根端口）：非根桥上接收最好BPDU的端口
DP（指定端口）：链路上发送最好BPDU的端口
AP（备用端口）：既不是RP又不是DP的端口，被Block
DP要么对着RP，要么对着AP

image.png

远程抓取数据.png

什么是最好的BPDU？

BPDU中四个选举参数

RID：根桥的BID
RPC（Root Path Cost）：
对于根桥来说RPC永远等于0
对于非根桥来说RPC是自己到根桥路径的开销之和
BID：交换机自己的BID
PID：由端口pri+端口id组成，优先级的取值为0-240，默认值是128，取16的倍数

最好的BPDU选举机制：

1、比较RID，RID越小越优先
2、继续比较RPC路径和，越小越优先
3、继续比较BID，越小越优先
4、比较PID，越小越优先
5、比较自身PID（有Hub情况下才会出现这种情况）

小提示：非根桥根据根端口的配置消息（RP的BPDU参数）计算指定端口的消息（DP的BPDU参数），计算结果如果比DP本身的BPDU参数好，则该端口为DP端口，否则为AP。

STP协议的模式

  [S3]dis stp
-------[CIST Global Info][Mode STP]------- STP协议的模式
CIST Bridge         :32768.4c1f-cc32-052a  交换机自身的BID
Config Times        :Hello（BPDU发送周期） 2s MaxAge 20s FwDly（转发延时） 15s MaxHop（最大跳数） 20 当前配置的时间参数值
Active Times        :Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20 交换机实际工作时候的各类配置值
CIST Root/ERPC（外部路径开销外部RPC）      :32768.4c1f-cc32-052a / 0 根桥的BID，如果该值和自身的BID相同，则该交换机为根桥。在STP模式下，ERPC为根端口到根桥的RPC
CIST RegRoot/IRPC（内部路径开销内部RPC）   :32768.4c1f-cc32-052a / 0 对于STP来说无意义，用于MSTP中
CIST RootPortId     :0.0 根端口
BPDU-Protection     :Disabled
TC or TCN received  :17
TC count per hello  :0
STP Converge Mode   :Normal 
Time since last TC  :0 days 0h:0m:42s
Number of TC        :10
Last TC occurred    :GigabitEthernet0/0/2
----[Port1(GigabitEthernet0/0/1)][FORWARDING]----

查看STP模式下的接口状态

<S5>dis stp bri
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
   0    GigabitEthernet0/0/1        ROOT（根端口）  FORWARDING      NONE
   0    GigabitEthernet0/0/4        DESI （指定端口） FORWARDING      NONE

<S6>dis stp bri
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
   0    GigabitEthernet0/0/3        ROOT  FORWARDING      NONE
   0    GigabitEthernet0/0/23       ALTE  DISCARDING      NONE

STP State

端口状态分类

forwarding：转发数据，学习mac地址，处理BPDU报文
learning：不转发数据，学习mac地址，处理BPDU报文
listening：不转发数据，不学习mac地址，处理BPDU报文
blocking：不转发数据，不学习mac地址，处理BPDU报文
disable：接口被禁用
稳定STP网络只有两种状态，即forwding和blocking

端口状态转换