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生成树协议(STP)

作者:互联网

802.1D       PVST/PVST+(CISCO)        RSTP(CISCO) /802.1W(公有)        MST=802.1S

一、802.1D的基本信息与相关选举规则

四个选举规则:

1.根网桥:

定义: 一个交换网络内,仅存在一台根网桥,整颗树形结构的中心,负责管理整颗树,周期发送BPDU。

选举规则:1.先比较网桥优先级,小的优先。2.若优先级一致,比较MAC地址数值小的优先。

2.根端口:

定义: 在每台非根网桥上有且仅有一个接口,本地离干根网桥最近的接口;负责周期接收来自根网桥的BPUD,同时用于转发用户的数据,不会阻塞。

选举规则:

1)比较从根网桥发出,之后通过该接口进入时最小的cost值;

2)若入向的cost相同,比较接口对端的设备的BID,小的优先。

3)若对端设备的BID相同,那么比较对端接口的PID,小的优先。

4)若对端设备的PID相同,那么比较本地的PID,小的优先。

3.指定端口:

定义:在每条STP链路上有且仅有一个接口,负责转出根网桥的BPDU。

选举规则:

1)比较转发来自根网桥的BPDU是,找出项的最小cost值。

2)若出向cost值相同,比较本地的BID,小的优先。

3)若本地的BID相同,比较本地的PID,小的优先。

4)若本地PID相同,将直接阻塞该端口。

4.非指定端口:

定义:逻辑阻塞,可以收到数据,只是不转发数据。

选举规则:以上所有角色选举完成后,剩余各个接口的角色;该接口处于阻塞状态;

接口阻塞是逻辑上的,并不是接口被关闭;该接口处于可以接收到数据,但不进行转发的状态;

接口状态:

  1. Down :所有接口通电后进入下一状态。

  2. 侦听:交换机收发BPDU,选出所有角色;根端口、指定端口15s后进入学习状态;非指定端口进入阻塞。

  3. 学习:学习终端设备发出数据帧中的源mac地址,生成交换机的MAC表(CAM表);15s后进入转发状态。

  4. 转发:根端口、指定端口可以开始转发终端的数据帧。

  5. 阻塞:逻辑阻塞

802.1D的收敛时间:

1、初次收敛 30s    15s侦听+15s学习

2、结构变化

 1)存在直连检测 –本地仅存在一个阻塞端口可以接收到来自根网桥的BPDU;需要30s收敛

 2)无直连检测  --- 20s hold time等待+30s收敛=50s

802.1D算法的缺点:

1、收敛速度慢

2、链路利用率低 – 备份链路正常不转发数据

优点:解决了备份问题。

二、PVST

原理:

1、基于VLAN的生成树协议   依然沿用了802.1D的运算规则;区别在于,一个VLAN中存在一棵树;

2、PVST  cisco私有 ,基于vlan的生成树协议,在每个vlan内,存在一棵树,每棵树的工作原理同802.1d一致;不同vlan的BPDU区别在于网桥优先级;优先级=4096倍数+vlan id   人为仅可修改4096倍数备份,且只能修改为4096的整倍,仅支持  trunk干道封装为ISL(cisco私有封装)

优点:提高了链路利用率。

缺点:收敛速度慢。

三、PVST +  

原理:

1、在PVST的基础,兼容802.1q的trunk封装;且设计了部分的加速;端口加速(接入层连接用户的接口)  

2、上行链路加速-针对直连检测(接入层设备方可配置)      

3、骨干加速—针对次优BPDU 剩去20s的hold time  所有交换机均可配置

优点:收敛速度部分加快。

缺点:

1、加速不彻底  

2、树多(仅cisco存在单独的芯片,友商无法负荷)

四、快速生成树

原理:

1、取消了计时器,而是在一个状态工作完成后,直接进入下一状态;

2、分段式同步,两台设备间逐级收敛;使用请求和同意标记;依赖标记位的第1和第6位

3、BPDU的保活为6s;hello time 2s;

4、将端口加速(边缘接口)、上行链路加速、骨干加速集成了

优点:收敛速度的到了极大的加快。

缺点:

1、由于整个交换网络只有棵生成树,在网络规模比较大时会导致较长的收敛时间,拓扑改变的影响面也较大。

2、在网络结构不对称时,单生成树会影响网络的连通性。

3、链路被阻塞后将不承载任何流量,造成了带宽的极大浪费,这在环形网中表现得比较明显。

五、MSTP/MST/802.1S

原理:华为设备默认使用该协议,继承了快速生成树的基础,将多个vlan放置于一个组内,基于每个组一棵生成树,不同组间的BPDU中优先级= 4096倍数+组号。

优点:

1.提高了链路利用率

2.加快了收敛速度

标签:协议,BPDU,802.1,端口,接口,生成,STP,网桥
来源: https://blog.csdn.net/landandwind/article/details/118913286