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RSTP和VLAN

作者：互联网

各类生成树的协议标准

STP  802.1D
RSTP  802.1W
MSTP 802.1S

 

RSTP的端口状态

Discarding 不转发用户流量，也不学MAC地址
Learning 不转发用户流量，但是学MAC地址
Forwarding 转发用户流量，有学习MAC地址

 

STP和RST的区别

收敛时间 

STP过于依赖根桥，发生故障时需要20s的BPDU老化和30s的端口状态转换；

而RSTP使用P/A机制（Proposal/Agreement），端口转换不再只依靠根桥，非根交换机也可以发送BPDU报文，时间为两个hello timer，保证链路即时协商；
端口角色 RSTP新增了Backup口，AP对RP备份，BP对DP备份，增加了冗余性，不需要等待30s的端口延迟转换；新增了边缘端口，可以加快网络的收敛；
端口状态  RSTP取消了STP的blocking和Listening状态；端口转换更方便。

 

P/A机制

（1）.P是proposal，表示提议，提议自己为根桥
（2）.A是agreement，表示同意提议，同意别人为根桥
（3）.只有在discarding和learning状态才使用，两个交换机之间必须是点对点的全双工模式

当RP口down，AP口立刻起来进入forwarding状态

 

RSTP的BPDU报文

（1）.新增BPDU报文的端口角色，agreement、port role、proposal；flag报文，从STP的两位变成现在的8位
（2）.TCN的BPDU报文的BPDU Type值为128（0x80）,且只有头部

 

RSTP的收敛过程

（1）.每台交换机一开始都认为自己的根，认为自己的所有端口都为指定端口；
（2）.交换机之间相互发送proposal置位的RST BPDU，收到比自己次优的RST BPDU会忽略；

（3）.当收到比自己更优的RST BPDU，会意识到自己不是根；
（4）.为了防止环路，除了收到BPDU的端口，其他所有的端口置位为discarding状态，之后发送agreement的报文同意更优BPDU的提议；

 （5）.之后SWB会转发来自SWA的BPDU，之后和SWC两两协商，重复上面的步骤。

 


RSTP故障分析

（1）.链路故障导致不能收到上游的BPDU

　　a）.下游交换机向上游发送proposal的BPDU；
　　b）.上游交换机在三个hello timer之后还没有收到SWA的agreement BPDU；
　　c）.下游就认为SWA失效，其他交换机之间重新选举。

（2）.RSTP拓扑变化对MAC地址的影响（SWC发生故障）


　　a）.SWA和SWB立即检测到故障，并清除该链路上所有端口上的地址表项；
　　b）.SWC上的AP立刻变成RP（altermate--》forwarding状态），发送TC（TC的作用：通知拓扑变化）消息，向SWB发送P，SWB收到SWC的BPDU之后，会清空SWA左端口外的所有端口的MAC地址表项

 （3）.RSTP和STP同时存在

    a）.RSTP可以兼容STP，RSTP的交换机在接收到STP的BPDU后，
    b）.等待两个Hello timer时间，之后切换到STP的工作模式


（4）.边缘端口

#配置交换机的端口为边缘端口
stp edged-port enable

#配置交换机所有端口为边缘端口
stp edgd-port default

#去掉边缘端口属性，成为非边缘端口
stp edged-port disable

    a）.将所有的端口配置为边缘端口，然后用disable命令将边缘端口属性去掉；
    b）.边缘端口的作用：不参与生成树的计算，接口不发送BPDU，可以加快收敛。

    a）.连接主机和服务器的端口开启边缘端口，
    ·如果不开启，该直连接口会是指定口（D口），D口会不停地向主机发送BPDU报文，会导致交换机收不到BPDU报文而重新选举，也可能导致服务器向交换机发送BPDU，重启等故障；
    ·另外该接口虽然属于生成树但是不参与生成树协议，为了提高生成树的收敛速度，也应该该接口配置为边缘端口；
    b）.一旦边缘端口收到BPDU的报文，BPDU就会丧失边缘端口的属性，变为普通的STP端口，生成树会重新计算，引起网络震荡。所以会与BPDU保护联用。

（5）.BPDU保护

    a）.使能BPDU保护后，边缘端口在收到BPDU报文后会立刻shutdown，只有管理员手动才能恢复；
    b）.需要与边缘端口联用，因为边缘端口在收到BPDU后，会转变成非边缘端口参与生成树计算，引起网络动荡；与BPDU保护联用可以避免这种情况；
    c）.可以在一定程度上预防私接。


（6）、根保护

    a）.在指定端口配置的命令，当收到比根还优的BPDU报文，接口会进入discarding状态（相当于STP的Listenting状态，只转发报文）
    b）.如果经过一段时间没有收到优先级较高的BPDU报文，端口会自动恢复到原来的状态；如果一直收到优先级高的报文，会认为是外界入侵，接口shutdown；
    c）.它的作用，是可以使接口维持在指定接口的角色，从而保护根交换机，减少网络动荡的范围；配置命令为：stp root-protection。


（7）.环路保护

    a）.接口在不能收到上游的BPDU时，直接被堵塞；
    b）.适用于党项链路故障，配置在RP和AP，在实际中很少应用。


VLAN

（1）.虚拟局域网（Vitural Local Area Network）；
（2）.实现同一个VLAN内的用户实现二层互访，不同vlan之间被用户隔离，起到隔离广播域的作用。
（3）.VlAN只是二层的东西，与三层无关


VLAN报文

（1）.通过tag（4个字节）可以区分不同区域的帧；VLAN ID：可用范围为1-4094
（2）.两种帧格式：
    ·有标记的以太网帧（tagged frame）
    ·无标记的标准以太网帧（untagged frame）
（3）.三种种链路类型：
    ·接入链路（Access Link）
    ·干道链路（Trunk Link）
    ·混杂链路（Hybrid Link）


PVID

（1）.即Port VLAN ID，代表端口地缺省VLAN；
（2）.因为交换机从对端设备收到的帧有可能是没有标签的untagged frame；
（3）.默认情况下所有vlan都在vlan 1，vlan 1也称缺省vlan。

（1）.access口对报文的处理

（1）.当端口收到不带tag的报文，就会打上缺省的VLAN ID;
（2）.当收到带tag的报文，如果VLAN ID与缺省的VLAN ID相同，则接受；不同，则丢弃；
（3）.对帧的处理过程，在处理帧数据的时候，会向剥离PVID tag，然后再发送；
（4）.与MAC地址无关。

（2）.Trunk口对报文的处理

（1）.通过的vlan必须在trunk的允许列表之内；
（2）.当收到没有带tag的标签，打上缺省的VLAN ID,如果该ID在允许的vlan列表内则接受，不在则丢弃；
（3）.当收到带tag的标签，VLAN ID在允许的vlan列表中则接受，不在则丢弃；
（4）.对帧的处理过程，
    a）.vlan ID与缺省ID相同且被允许时去掉tag发送；
    b）.vlan ID与缺省ID不同且被允许，保留原有的tag，发送该报文。
（5）.vlan 1不带标签，当没有带标签的帧到达端口后，会被认为是vlan 1的帧，然后看是否允许vlan1通过（默认的vlan 1是可以更改的）

（3）.Hybrid接口对报文的处理

根据配置的命令决定如何处理标签
（1）.可以设置发送时是否携带tag；
（2）.收到不带tag标签的帧，打上默认vlan，再看是否允许；
（3）.当VLAN ID是允许通过的VLAN ID时，发送该报文，不允许则丢弃。

（1）.Vlan2的数据在经过LSW1出口的时候被去掉标签；
（2）.到LSW2时是没有带tag的数据，默认会被打上vlan1的标签；
（3）.PC3和PC2之间实现通信。（dis port vlan 查看接口类型）

标签：BPDU,RSTP,报文,VLAN,端口,ID,vlan
来源： https://www.cnblogs.com/zjm6159/p/14282537.html