生成树协议（STP）--BPDU

生成树协议（STP）--BPDU

生成树协议，分析桥协议数据单元吧

交换机之间通过BPDU（Bridge Protocol Data Unit，桥协议数据单元）来交换网桥ID、根路径成本等信息，交换机从端口发送出一个BPDU帧，使用该端口本身的MAC地址作为源地址，因为交换机本身并不知道它周围是否还有其他交换机存在

因此，BPDU利用了一个STP组播地址（00-00-00-00-00-00）作为它的一个目的地址，是之能到达相邻的并处于STP侦听状态的交换机

单播：一对一

组播：一对组

广播：一对多

每隔2s，便向所有的交换机端口发送一次BPDU报文，以便交换机（或网桥）能交换当前最新的拓扑信息

1.BPDU的2种类型

配置BPDU，用于生成树计算

拓扑变更通告（TCN，Topology Change Notification）BPDU，用于通告网络拓扑的变化

2.BPDU的报文字段

根网桥ID、根路径成本、发送网桥ID、端口ID、计时器

3.STP利用BPDU选择根网桥的过程

（1）当一台交换机第一次启动时，假定自己是根网桥，在BPDU报文中的根网桥ID字段填入自己的网桥ID，向外发送

1. 交换机比较接收到的BPDU报文中的根网桥ID与自己的网桥ID的值更小

   

   如果接收到的BPDU中的根网桥ID值小于自己的网桥ID值，则用接收到的根网桥ID值替换现有的网桥ID

   

   

    

    

    

    

   

    

   当所有的交换机互相接收了全部的BPDU后，就能够选择出全网公认的唯一一个网桥

2. 收敛后，如果有一台网桥1D值更小的交换机加入进来，那么，它首先把自己当作一个根网桥在网络中通告。由于那台新交换机的网桥ID值的确更小，所以其他的交换机在比较一番后，就会把它当作新的根网桥而记录下来。

   OK，数据单元以分析完，还差最后一个，STP的收敛

   STP在交换机中自动运行，在交换机开机的时候可以看到，交换机的指示灯显示为黄色，并且大约有30的时间不能转发数据，这时交换机在做SIP计算，直到交换机的STP计算完毕，有些端口可以转发数据，有些端口被阻塞，也就是网络收敛后，交换机才开始转发数据。当网络的拓扑发生变化的时候，交换机还要重新运行STP计算，形成新的逻辑拓扑结构。这种重新计算STP的过程称为"收敛"。

   1.生成树接口的状态

   状　　态	用　　途
   转发（Forwarding）	发送/接收用户数据
   学习（Learning）	构建网桥表
   侦听（Listening）	构建"活动"拓扑
   阻塞（Blocking）	只接收BPDU
   禁用（Disabled）	强制关闭

    

   如果一个端口允许转发数据，它首先从Disabled状态开始，经过几个被动状态，最后进入Active(活动)状态，现将STP的端口状态详细描述如下。
   Disabled(禁用):由网络管理员设定或因网络故障使系统的端口处于Disabled状态，这是比较特殊的状态它并不是端口正常的STP状态的一部分，
   Blocking(阻塞):在端口初始化后，一个端口既不能接收或发送数据，也不能向它的地址表添加MAC地址，相反。这样的一个端口仅允许接收BDU报文以便能侦听到其他邻接交换机的信息，此外，选出指定端口后，非指定端口地处于Blocking状态。
   Listening(侦听)，如果一个交换机认为一个端口可选为根端口或指定端口那么，它就把该端口的Bookirng状态变为Listening状态，在Listening状态，端口仍不能接收或发送数据帧、不过，为了使该端口加入到生成树的拓扑过程，允许它接收或发送BPDU报文。由于该端口可以通过发送BPOU报文给其他交换机通告该端口的信息这个端口最终可能被允许成为一个根端口或指定端口，如果该端口失去根端口或指定端口的地位，那么它将返回到Blocking状态.
   Learning(学习):一个端口在Learning状态下经过一段时间(称为转发延迟)后，将转为Learning状态，该端口仍可像从前一样发送和接收BPDU、不过这交换机可以学习新的MAC地址、并将该地址添加至交换机的地址表中，正因为如此，才使得交换机可以沉默一定的时间才处理有关地址表的信息。
   Forwarding(转发)：在Learning状态下再经历一定的转发延迟时间法澜口转人到Forwarding状态。在Forwarding状态，该端口既可以发送和接收数据械，也可以收集MAC地址加入到它的地址表，还可以发送和接收对报文在生成树拓扑中，该端口至此才成为一个全功能的交换机端口

   2.生成数计时器：控制每个阶段的时间长度

   STP利用三种计时方法来确保一个网络正确的收敛

   （1）Hello时间:网桥发送配置BPDU报文之间的时间间隔。在根网桥交换机中配置的访问时间。
   （2）转发延迟:一个交换机端口在Listening状态和Learning状态所花费的时间间隔，它的默认值各为15s.
   （3）最大老化时间，交换机在丢弃BPDU报文之前储存它的最大时间。最大老化时间的默认值是20s.
   侦听和学习都是生成树所实施的过渡状态，用来强迫端口等待来自其他交换机上的所有BPDU.典型的端口过渡如下。
   (1)从阻塞到侦听(20s)
   (2)从侦听到学习(15s)
   (3)从学习到转发(15s)
   当启用STP时:VLAN上的每台交换机在加电以后都经过从阻塞到侦听、学习的过渡状态

   

   STP计时器可以用命令予以配置和调整，如果不是经过认真考虑和规划，建议不要轻易改变计时器的默认值

标签：BPDU,--,端口,交换机,STP,网桥,ID
来源： https://www.cnblogs.com/wang-a/p/15959256.html