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HCIA~生成树

作者:互联网

1、生成树技术概述

技术背景:二层交换机网络的冗余性与环路

技术背景:人为错误导致的二层环路

二层环路带来的问题

 初识生成树协议

 

在网络中部署生成树后,交换机之间会进行生成树协议报文的交互并进行无环拓扑计算,最终将网络中的某个(或某些)接口进行阻塞(Block),从而打破环路。

生成树能够动态响应网络拓扑变化调整阻塞接口

交换机上运行的生成树协议会持续监控网络的拓扑结构,当网络拓扑结构发生变化时,生成树能感知到这些变化,并且自动做出调整。

因此,生成树既能解决二层环路问题,也能为网络的冗余性提供一种方案。 

问答:二层及三层环路

 生成树协议在园区网络中的应用位置

STP概述

STP是一个用于局域网中消除环路的协议。

运行该协议的设备通过彼此交互信息而发现网络中的环路,并对某些接口进行阻塞以消除环路。

STP在网络中运行后会持续监控网络的状态,当网络出现拓扑变更时,STP能够感知并且进行自动响应,从而使得网络状态适应新的拓扑结构,保证网络可靠性。

由于局域网规模的不断增长,生成树协议已经成为了当前最重要的局域网协议之一。 

2、STP的基本概念及工作原理

STP的基本概念

桥ID

STP

BID=桥优先级+MAC地址

优先级小的成为根桥,如果优先级一致,则比较MAC地址,小的成为根桥

根桥具备抢占性

根桥

 

 Cost

Cost计算方法

接口Cost是已经激活了STP的接口所维护的一个开销值,该值存在默认值,与接口的速率有关联,并且设备使用不同的算法时,相同的接口速率对应不同的Cost值。

RPC

Port ID

 BPDU

 配置BPDU的报文格式

为什么需要STP:为了提高网络的可靠性,需要对设备以及链路进行冗余配置

缺点:1、环路2、广播风暴3、MAC地址表震荡

通过STP提供二层交换网络的防环功能

STP如何防环:通过阻塞整个二层网络中的某个端口,打破环路拓扑

如何选出阻塞端口:通过发送配置BPDU进行选举

BPDU报文核心字段

FLAG:TC TCA

1、RID:当前交换网络中根桥的桥id

2、RPC:根路径开销,到达根桥的开销值

开销值如何计算:从根桥计算,到达该接口所有入方向的开销值累加,开销值三种计算方式

3、BID:自身发送该BPDU的桥id,BID=桥优先级(0-61440,优先级必须取4096的倍数)+MAC地址

4、Port ID:发送该BPDU的接口id,由接口优先级+接口号组成

message age:消息时间/生存时间,从根桥发出为0每经过一台交换机+1s

max age:最大生存时间,默认情况下20s,如果message age=max age,则该BPDU失效

hello time:发送BPDU的间隔,默认2s

forward delay:转发延迟,默认15s

max age最大40s 

当max age小于24s时,每经过一台设备message age+1,

当max age在24-39s之间时,每经过一台设备message age+2,

当max age等于40s时,每经过一台设备message age+3

配置BPDU的比较原则

STP协议选举机制

1、选举根桥,比较全网最小的BID成为根桥,根桥具备抢占性,具备唯一性

2、除根桥外,其余交换机成为非根桥

3、在每个非根桥上,都会选举一个根端口(RP)

RP:接受来自根桥最好的BPDU的接口

4、在每条链路上(冲突域)都会选举一个指定端口(DP)

DP:负责在链路上转发根桥最好的BPDU的接口,一般情况下,根桥所有的接口都是DP口

5、既不是非根桥的RP口,也不是根桥的DP口,则此时该接口为AP 即block port阻塞端口

 配置BPDU的转发过程

 STP的计算过程

 

 

思考题

 

阻塞SW3的g0/0/2

 阻塞SW3的g0/0/1

 

STP的接口状态

 STP的接口状态迁移

拓扑变化 

根桥故障

根桥故障需要50s的时间恢复,等待BPDU老化20s,恢复转发状态的延迟30s

直连链路故障

如果RP口失效,则AP口将成为新的RP口 ,等待30s转发延迟,进入转发状态

非直连链路故障

非直连链路故障后,SW3的备用端口恢复到转发状态,非直连故障会导致50s左右的恢复时间。

 拓扑改变导致MAC地址表错误

STP最早认为任何端口进入到转发状态forwarding,或者禁用状态disable时,认为拓扑发生变更,但是后面对STP进行优化,则认为

1、当DP口进入到转发状态时,认为拓扑发生变更

2、当RP口失效,或者进入转发状态时,认为拓扑发生变更

3、非根桥的DP口失效不认为拓扑发生变更

4、根桥的DP口失效,则直接发送TC BPDU

3、STP的基础配置

STP的基础配置命令

 案例1:STP的基础配置

思考题 

1、(单选)以下关于STP接口状态的说法,错误的是( A )。

A、被阻塞的接口不会侦听,也不发送BPDU。

B、处于Learning状态的接口会学习MAC地址,但是不会转发数据。

C、处于Listening状态的接口会持续侦听BPDU。

D、被阻塞的接口如果一定时间内收不到BPDU,则会自动切换到Listening状态。

 

----以上内容为誉天教育培训过程中所记,如有雷同纯属巧合----

标签:环路,BPDU,age,根桥,HCIA,接口,生成,STP
来源: https://blog.csdn.net/m0_45912044/article/details/123601833