STP技术

环路引起的问题

1、广播风暴

2、mac地址表不稳定

环路的危害总结

环路的现象

1、交换机端口指示灯以相同的频率快速闪烁

2、交换机mac地址表震荡

环路的危害

1、链路堵塞

广播报文在二层网络中不断泛洪，所有链路都被大量的广播报文充斥

2、主操作系统响应迟缓

主机网卡接收到大量的广播报文，操作系统调用大量的cpu进程资源来识别这些广播报文

3、二层交换机管理缓慢

大量二层协议广播需要二层交换机cpu处理，浪费大量资源，对正常的请求无法响应

4、冲击网关设备的cpu

对网关ip地址的arp请求报文，经过环路的复制转发，不断地发送到网关设备，网关设备的cpu 压力不断增大，甚至崩溃

STP的概念及应用场景

stp全称为生成树协议（spanning tree protocol）是用于在局域网中消除数据链路层物理环路的协议

通过在桥之间交换BPDU(bridge protocol data unit，桥协议数据单元)，来保证设备完成生成树的计算过程

stp的作用

1、通过阻断冗余链路来消除桥接网络中可能存在的路径环路

2、当前路径发生故障时，激活冗余备份链路，回复网络连通性

802.1D生成树的原理

生成树工作原理

配置了生成树的交换机之间通过传递配置BPDU，比较报文中携带的参数，完成以下工作：

1、在一组运stp的交换机中选出一个根网桥

2、每个非根交换机选择一个根端口

3、每个交换网段选择一个除根端口之外的转发端口----指定端口

4、堵塞其他（非根非指定端口即阻塞端口）端口

生成树基本计算过程----选举根交换机

方法：比较优先级，在比较mac地址，最小mac地址为根桥。

特性：

1、根桥交换机所有接口永远不会出现阻塞状态。

2、根桥的所有端口都是指定端口，指定端口被标记为转发端口

选举非根交换机的端口

按如下顺序选举，满足条件即停止：

1、计算非根交换机到达根桥的链路开销

2、比较非根交换机的上行交换机桥id（由优先级与mac地址决定）

3、上行交换机的最小端口号所连接的非交换机的端口为根端口

选举网段的指定端口

配置BPDU参数

网桥id由交换机的优先级与mac地址组成

网桥优先级取值范围0-65535（默认32768），必须是4096的倍数

端口id由发送端口的优先级与端口号组成

端口优先级取值范围0-255（默认128），必须是16的倍数

路径开销（path cost）衡量桥与桥之间的路径优劣，端口类型和带宽决定了该端口的路径开销

根交换机的根路径开销为零。其他交换机收到BPDU后，把报文中的跟路径开销加上接收端口路径开销，得到该端口的“根路径开销”（root path cost），根路径开销反映了某端口到根交换机的远近

STP协议报文

BPDU的优劣

配置BPDU的比较

交换机遵从下面的比较原则，比较各个端口接收或缓存的BPDU，选择最优BPDU

1、先比较根网桥ID，越小越好

2、如果根网桥ID相等，根路径开销越小越好

3、如果根网桥id和根路径开销相等，发送网桥id越小越好

4、如果根网桥id、根路径开销和发送网桥id相等，发送端口id越小越好

BPDU报文处理

BPDU在网络中的中继过程

网络起始，stp启动，交换机都认为自己是根网桥，发送BPDU

网络稳定，根网桥发送BPDU，其他交换机中继根网桥的BPDU。

STP端口判定

1、选举根网桥，比较网桥ID，根网桥上的所有端口都是指定端口。

2、先择根端口，以此比较根路径开销、发送方网桥id，发送方端口id

3、选择指定端口，依次比较根路径开销，发送方网桥id、发送方端口id

STP端口状态描述

端口状态	描述
disabled端口没有启用	此状态下端口不转发数据帧，不学习mac地址表，不参加生成树的计算
blocking阻塞状态	在此状态下端口不转发数据帧，不学习mac地址表，在此状态下端口接受并处理BPDU，但是不向外发送BPDU
listening侦听状态	此状态下端口不转发数据帧，不学习mac地址表，只参与生成树计算，接受并发送BPDU
learning学习状态	此状态下不转发数据帧，但是学习mac地址表，参与计算生成树，接受并发送BPDU
forwarding转发状态	此状态下端口正常转发数据帧，学习mac地址表，参与计算生成树，接受并发送BPDU

STP端口状态转移

stp计时器

---hello timer（hello时间）

根网桥发送配置BPDU的周期，默认为2秒

---forward delay（转发时延）

配置BPDU传播到全网的最大时延，默认为15秒

---message age（消息老化时间）

配置BPDU从根网桥生成开始，到当前为止所经过的时间

---max message age（最大老化时间）

配置BPDU存活的最大时间

stp默认为20秒（10个hello周期）

stp端口状态迁移

阻塞端口

1、一直停留在阻塞状态

2、在最大老化时间（20秒）之内没有收到BPDU，就会成指定端口，然后切换成监听状态，重新进行网络收敛。

网络拓扑变化---stp网络收敛

直接收敛与间接收敛

原文地址：https://www.cnblogs.com/YYXL/p/15008286.html