STP學習總結

STP是普遍應用在二層的具備冗餘的網絡中用來消除環路的一種機制，固然二層環網中用來消除環路的技術還有RRPP和H3C的smart-link技術等。

1、STP的一些基本概念

STP是IEEE802.3D定義的，在二層網絡中阻塞冗餘鏈路，消除環路的一種，STP包含：STP、RSTP和MSTP等。

一、  根橋：網絡中根優先級最小的那臺交換機稱爲根橋，默認的優先級爲32768。根橋優先級的步長爲4096的整數倍，取值範圍爲0~61140。

二、  橋優先級：表示橋的優先級。

三、  根端口：根橋上的全部端口都是根端口，非根橋上離根橋開銷最小的那個端口稱爲根端口。

四、  指定端口：在指定的物理網段上到根橋開銷最小的那個端口。

五、  橋ID：橋優先級由橋MAC兩部分組成。橋ID越小越有可能稱爲根橋。

六、  路徑開銷用來衡量橋與橋之間鏈路的優劣。

七、  BPDU：橋協議數據單元，在STP中存在兩種BPDU，一種爲配置BPDU，另外的一種爲TCN  BPDU，用來通告拓撲的變化。

2、STP計算過程

一、  根橋的選舉

假設SW1的橋優先級爲0，當上圖網絡中的全部設備啓用STP特性後，會從和其餘交換機相連的端口泛紅以本身爲根橋的BPDU，當交換機收到比本身更優的根橋ID的時候，便會使用該值填充BPDU中根橋的字段，經過一段時間的相互發送和比較後，因爲SW1的交換機手工設置的優先級爲0，此時，在整個網絡中SW1爲根橋。

二、  端口角色的肯定

根橋上的端口都是指定端口DP，那麼上圖SW1的1和2號端口爲指定端口，SW2爲1-3網段的指定橋，SW3爲2-4網段的指定橋，3和4端口爲根端口，3-4網段1-3的路徑比通過3-4-2這樣的路徑的開銷要小，所以3號口味3-4網段的指定端口，阻塞4號端口。

SW4到達根橋的開銷走7-5-3-1和8-6-4-2都是一致的，此時將會進行指定橋優先級，此時7爲根端口。

SW5到達根橋的開銷不管怎麼出發都是一致的，此時將會進行指定橋端口的優先級，優先級小者優先，所以9號端口爲根端口。

3、STP的端口狀態

STP的端口狀態包括：disable 、blocking、Listening、learning、Forwarding等狀態，disable狀態即端口沒有啓用stp特性，此時端口正常首發用戶數據幀。

Blocking狀態：端口處於阻塞狀態的時候，僅接受BPDU，不發送BPDU。

Listening狀態：端口處於監聽狀態，該狀態是一個過渡狀態，此時端口從blocking開始學習mac。可是在該狀態仍然不進行用戶數據幀的轉發。

Learning狀態：端口處於MAC學習狀態，該狀態規定仍然不進行用戶數據幀的轉發。

Forwarding狀態：轉發狀態，只有當端口改變成爲forwarding狀態的時候纔會進行數據幀的轉發

4、STP的拓撲的處理機制

在STP中，從listening狀態到forwarding須要通過兩倍的Forward-delay時間，Forward-delay的時間爲15s。

在STP中，當根橋選擇完畢以後，根橋產生的BPDU從指定端口發出，非根橋從根端口接受，從指定接口轉發出去，非根橋本省並不產生自身的BPDU。

當拓撲變化的時候，網橋感知拓撲變化，產生TCN置位的BPDU，通知根橋，根橋接收後會發送TCA置位的BPDU，而且產生TC置位的BPDU，下游網橋接收到根橋發送的TC置位的BPDU，會將MAC的老化時間設置爲15s。

所以在STP中，當拓撲發生變化的時候網絡的收斂時間可能爲30s或者50s。

BPDU報文中的flag字段的第0位置1爲TCN報文，第7位置1爲TCA報文。

5、STP的缺點

一、  拓撲的收斂速度很慢，不適用於靈敏性的應用。

二、  當網絡中的大量主機上線和下線時，拓撲會發生變化，對拓撲的控制不夠靈活。

6、RSTP協議

802.3w規定的快速生成樹協議，收斂機制和拓撲變化相應機制比STP快不少，主要的亮點有：

一、邊緣端口

 RSTP中能夠手動將一些鏈接終端設備的端口設置爲邊緣端口，當一個端口被設置爲邊緣端口後，主機接入後能夠直接進入轉發狀態，並且邊緣端口主機頻繁上線和下線時不會對整個拓撲形成影響。

三、  端口是根端口

在RSTP中，Alternate端口是根端口的一個備份口，當根端口故障時，備份端口能夠立刻進入轉發狀態，幾乎不須要延遲。

四、  端口是指定端口

RSTP中指定了P/A機制，指定藉口能夠和對端網橋進行一次握手，便可進入轉發狀態，不依賴任何計數器，可是握手的前提必須是在點到點的鏈路中。

五、  P/A機制

BPDU報文中的flag字段，第一位是P置位，第六位是A置位。

六、  收斂機制

下游網橋收到TC置位的BPDU後會清除除TC報文接受端口除外的其他端口的MAC地址，並在兩倍的Hello-time時間內向指定端口和根端口發送TC置位的RST BPDU。

七、  RSTP 能夠兼容STP。

7、MSTP

Mstp是802.s規定的，能夠實現不一樣vlan的流量的負載和多實例。