第五章 生成樹協議STP技術

第五章生成樹協議STP技術《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材主編：孫秀英環路的危害環路產生原因環路的危害理解環路的危害了解STP的端口狀態學習目標廣播風暴數據幀的重復復制地址漂移環路問題解決方法理解STP運行過程環路的危害環路產生原因trunktrunk單星型拓撲雙星型拓撲解決方法容易出現單點故障，可靠性較差。可靠性較高《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材環路的危害環路產生原因hostXRouterY冗余的設計又會帶來環路存在單點故障《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材環路的危害環路的危害廣播風暴幀的重復復制MAC地址表漂移《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材環路的危害廣播風暴hostXRouterYBroadcastSwitchASwitchBHostX發送一個廣播幀《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材環路的危害廣播風暴hostXRouterYBroadcastSwitchASwitchBHostX發送一個廣播幀《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材環路的危害廣播風暴hostXRouterYBroadcastSwitchASwitchB《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材環路的危害數據幀的重復復制hostXRouterYUnicastSwitchASwitchBHostX發送一個單播幀到RouterY任何一臺交換機都沒有學到過RouterY的MAC地址《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材環路的危害數據幀的重復復制hostXRouterY

UnicastSwitchASwitchBUnicastUnicastRouterY將收到兩個完全一樣的重復幀洪泛《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材環路的危害地址漂移hostXRouterYUnicastSwitchASwitchBPort0Port1Port0Port1HostX發送一個單播幀到RouterY任何一臺交換機都沒有學到過X的MAC地址SwitchA和B從各自的port0學到X的MAC地址目的MAC地址目的端口00-0D-56-BF-88-10.....Port0.....00-0D-56-BF-88-10目的MAC地址目的端口00-0D-56-BF-88-10.....Port0.....《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材環路的危害地址漂移hostXRouterYSwitchASwitchBPort0Port1Port0Port1SwitchA和B錯誤的從port1學到X的MAC地址目的MAC地址目的端口00-0D-56-BF-88-10.....Port1.....目的MAC地址目的端口00-0D-56-BF-88-10.....Port1.....《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材環路的危害環路問題的解決方法hostWorkstationsLoopLoopLoopBroadcast面對這么多的環路，怎么辦？《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材環路的危害環路問題的解決方法--生成樹協議生成樹協議能夠發現并自動消除冗余網絡拓撲中的環路。Blockx《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材STP的作用理解環路的危害理解STP運行過程了解STP的端口狀態學習目標STP的作用STP通過阻塞端口來消除環路，并能夠實現鏈路備份的目的SWASWCSWB《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材STP的作用STP通過阻塞端口來消除環路，并能夠實現鏈路備份的目的鏈路備份消除環路STP通過阻斷冗余鏈路來消除網絡中可能存在的環路。當活動路徑發生故障時，激活備份鏈路，及時恢復網絡連通性。SWA《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材STP的運行過程理解環路的危害理解STP運行過程了解STP的端口狀態學習目標STP的運行過程生成樹協議原理x指定端口Rootport(F)AlternatePort(B)RootbridgeNonrootbridge100baseT

10baseT選出一個根橋Root（rootbridge）在非根網橋上選出根端口RP（rootport)在一個鏈路上選出指定端口DP（designatedport）未成為指定端口或根端口的端口為預備端口AP（AlternatePort），被阻塞。AB指定端口根橋根端口非根橋預備端口designatedport(F)designatedport(F)《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材STP的運行過程生成樹基本計算過程--第一步：選舉根交換機選舉根橋RootBridgeSTP中根橋的選舉依據的是橋ID，值小者優先。32768.00e0-fc41-4259橋ID：橋ID：橋優先級和48位的MAC地址構成《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材STP的運行過程生成樹基本計算過程--第一步：選舉根交換機選舉根橋RootBridgeSTP中根橋的選舉依據的是橋ID，值小者優先。32768.00e0-fc41-4259橋ID：橋ID：橋優先級和48位的MAC地址構成《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材STP的運行過程生成樹基本計算過程--第一步：選舉根交換機LANESWALANALANBLANCSWBSWCLAND32768.00e0-fc16-ee4332768.00e0-fc41-425932768.00e0-fc41-43b9RootBridge《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材STP的運行過程生成樹基本計算過程--第二步：選舉非根交換機的根端口選舉根端口RP根端口是非根交換機去往根橋路徑最優的端口。每個非根橋上有且只有一個根端口該端口的根路徑開銷01POINT對端PIDPortID和本端PID03POINT對端的BID02POINT《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材STP的運行過程生成樹基本計算過程--第二步：選舉非根交換機的根端口SWALANBSWBSWC32768.

00e0-fc16-ee4332768.00e0-fc41-425932768.00e0-fc41-43b9RootPortRootPortLANAG0/0/0G0/0/0E0/0/1G0/0/1G0/0/0E0/0/1RootBridge44100《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材STP的運行過程生成樹基本計算過程--第二步：選舉非根交換機的根端口100Root交換機

B交換機C

100缺省優先級32768MAC0c0011111111

缺省優先級32768

MAC0c0022222222100100交換機

Aport0port1RootPort《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材STP的運行過程生成樹基本計算過程--第三步：選舉網段的指定端口選舉指定端口DesignatedPort指定端口是交換機向所連網段轉發配置BPDU的端口。每個網段上有且只有一個指定端口該端口的根路徑開銷01POINT端口的PID03POINT所在橋的BID02POINT《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材STP的運行過程生成樹基本計算過程--第三步：選舉網段的指定端口SWASWBSWC32768.

00e0-fc16-ee4332768.00e0-fc41-425932768.00e0-fc41-43b9RootPortRootPortG0/0/0G0/0/0E0/0/1G0/0/1G0/0/0E0/0/1RootBridgeLANALANBLANA的指定端口LANB的指定端口LANDLANELANCLANC的指定端口《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材STP的運行過程生成樹基本計算過程--第四步：阻塞預備端口阻塞預備端口AlternatePort預備端口是指既不是根端口，也不是指定端口的端口。SWASWBSWC32768.

00e0-fc16-ee4332768.00e0-fc41-425932768.00e0-fc41-43b9RootPortRootPortG0/0/0G0/0/0E0/0/1G0/0/1G0/0/0E0/0/1RootBridgeLANALANBLANA的指定端口LANB的指定端口LANDLANELANCLANC的指定端口Alternate端口《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材STP的運行過程生成樹基本計算過程2143選根橋選RP選ＤP阻塞ＡＰ《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材STP的端口狀態交換機端口角色端口狀態理解環路的危害了解STP的端口狀態學習目標可能的臨時環路端口狀態轉換BPDU計時器理解STP運行過程STP的端口狀態交換機端口角色根端口指定端口預備端口RootPort是所在交換機上離根交換機最近的端口，處于轉發狀態。DesignatedPort轉發所連接的網段發往根交換機方向的數據和從根交換機方向發往所連接的網段的數據。AlternatePort不向所連網段轉發任何數據。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材STP的端口狀態端口狀態不轉發數據幀，不學習MAC地址表，不接收不處理BPDU，不發送BPDUDisable未啟用不轉發數據幀，不學習MAC地址表，接收并處理BPDU，不向外發送BPDU。Blocking阻塞狀態不轉發數據幀不學習MAC地址表，接收并發送BPDUListening偵聽狀態不轉發數據幀但是學習MAC地址表，接收并發送BPDULearning學習狀態正常轉發數據幀學習MAC地址表，接收并發送BPDUForwarding轉發狀態《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材STP的端口狀態可能的臨時環路新預備端口

暫未停止轉發SWALANALANBLANCSWBSWCLANDRootE0/1預備端口根端口E0/1E0/2SWD新Root指定端口E0/2新指定端口新根端口《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材STP的端口狀態可能的臨時環路解決臨時環路的方法是：在一個端口從不轉發狀態進入轉發狀態之前（例如SWD的E0/2端口），需要等待一個足夠長的時間（一般為2個轉發延時30S），以使需要進入不轉發狀態的端口有足夠時間完成生成樹計算，并進入不轉發狀態。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材STP的端口狀態端口狀態轉換LearningDisabledForwarding1Blocking4434355552Listening1端口初始化或使能。2端口被選為根端口或指定端口。3forwarddelay計時器超時。4端口不再是根端口或指定端口。5端口禁用或鏈路失效。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材STP的端口狀態BPDUBPDU包含橋ID、路徑開銷、端口ID、計時器等參數BPDUBPDUBPDURootSWASWBSWCBPDUPIDPVIBPDUTypeFlagsRootIDRPCBridgeIDPortIDMessageAgeMaxAgeHelloTimeFwdDelay《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材STP的端口狀態計時器配置BPDU報文每經過一個交換機，MessageAge都加1如果MessageAge大于MaxAge，非根橋會丟棄該配置BPDUHelloTime：BPDU間隔(2秒)MSGAge:0MaxAge:20MSGAge:1MaxAge:20MSGAge:2MaxAge:20MSGAge:2MaxAge:20MSGAge:1MaxAge:20SWASWBSWCSWDSWEMaxAge：BPDU報文的老化時間計時器《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材RSTP原理與配置RSTP基本計算過程學完本次課后，您應該能：描述RSTP的基本計算過程描述RSTP端口狀態的遷移描述拓撲結構改變信息的泛洪過程學習目標RSTP端口狀態遷移RSTP拓撲改變信息RSTP原理與配置RSTP基本計算過程SWASWBSWCLANA32768.00e0-fc16-ee4332768.00e0-fc41-425932768.00e0-fc41-43b9RootBridgeSWD32768.00e0-fc22-715a選舉根交換機《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材RSTP原理與配置RSTP基本計算過程選舉非根交換機的根端口SWASWBSWCLANA32768.00e0-fc16-ee4332768.00e0-fc41-425932768.00e0-fc41-43b9RootBridgeSWD32768.00e0-fc22-715aRootPortRootPortRootPort《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材RSTP原理與配置RSTP基本計算過程選舉網段的指定端口SWASWBSWCLANA32768.00e0-fc16-ee4332768.00e0-fc41-425932768.00e0-fc41-43b9RootBridgeSWD32768.00e0-fc22-715aDesignatedPortE0/1E0/2DesignatedPortRootPortRootPortRootPort《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材RSTP原理與配置RSTP基本計算過程選舉預備端口和備份端口SWASWBSWCLANA32768.00e0-fc16-ee4332768.00e0-fc41-425932768.00e0-fc41-43b9RootBridgeSWD32768.00e0-fc22-715aDesignatedPortDesignatedPortE0/1E0/2AlternatePortBackupPortRootPortRootPortRootPort《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材RSTP原理與配置RSTP基本計算過程交換機端口角色端口角色描述RootPort根端口，是所在交換機上離根交換機最近的端口，穩定時處于轉發狀態。DesignatedPort指定端口，轉發所連接的網段發往根交換機方向的數據和從交換機方向發往所連接的網段的數據，穩定時處于轉發狀態。BackupPort備份端口，不處于轉發狀態，所屬交換機為端口所連網段的指定交換機。AlternatePort預備端口，不處于轉發狀態，所屬交換機不是端口所連網段的指定交換機。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材RSTP原理與配置RSTP端口狀態遷移交換機端口狀態端口角色描述Discarding丟棄狀態此狀態下端口對接收到的數據做丟棄處理，端口不轉發數據幀，不學習MAC地址表。AlternatePort和BackupPortLearning學習狀態此狀態下端口不轉發數據幀，但是學習MAC地址表，參與計算生成樹，接收并發送BPDU。Forwarding轉發狀態此狀態下端口正常轉發數據幀，學習MAC地址表，參與計算生成樹，接收并發送BPDU。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材RSTP原理與配置RSTP端口狀態遷移選舉新的根端口－無環路風險情形SWALANALANBLANCSWBSWC32768.00e0-fc16-ee4332768.00e0-fc41-425932768.00e0-fc41-43b9LANA的指定端口LANB的指定端口RootLANC的指定端口預備端口根端口新根端口立即轉發《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材RSTP原理與配置RSTP端口狀態遷移選舉新的指定端口－邊緣端口LANESWALANALANBLANCSWBSWCLAND32768.00e0-fc16-ee4332768.00e0-fc41-425932768.00e0-fc41-43b9根交換機邊緣端口《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材RSTP原理與配置邊緣端口特性配置邊緣端口的端口在UP的時候，可以直接將端口的狀態轉變為forwarding狀態，不需要經歷轉發延時就可以為連接到邊緣端口的設備轉發流量當網絡拓撲結構發生變化時，邊緣端口可以保持forwarding狀態，持續為連接到邊緣端口的設備轉發流量邊緣端口轉變為forwarding狀態不算拓撲變化，可以避免MAC表刷新當邊緣端口收到BPDU時，就喪失了邊緣端口的特性，成為普通的STP端口，并重新進行生成樹計算

《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材RSTP原理與配置選舉新的指定端口－

“Proposal－Agreement”SWASWBSWCRootDE0/1SWDDRRDDRANewRootDD保持轉發狀態ProposalRDProposalRAAgreementAgreement進入轉發狀態E0/2E0/1E0/2E0/2E0/1保持轉發狀態Discarding進入轉發狀態《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材RSTP原理與配置協商機制的前提－點到點鏈路LANSWASWBSWCDRDRProposalProposalAgreement過早進入轉發狀態SWDSWE《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材RSTP原理與配置配置RSTP--基本配置SWASWB