#STP（Spanning-TreeProtocol，生成树协议）的工作原理，在分层网络中存在冗余链路的情况下容易引起流量环路，使用STP能够动态的管理这些冗余链路；当某台交换机的一条连接丢失时，另一
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# STP（Spanning-Tree Protocol，生成树协议）的工作原理，在分层网络中存在冗余链路的情况下容易引起流量环路，使用STP能够动态的管理这些冗余链路；当某台交换机的一条连接丢失时，另一条链路能迅速取代失败链路，并且不会产生流量环路。文章主要包括下面几点内容：冗余拓扑中存在的问题、生成树协议、生成树收敛、利用生成树实现负载均衡等。# 1、STP交换机角色# 根交换机（root bridge）和非根交换机（none root bridge）# 首先要知道什么是BID（Bridge ID，桥ID），因为根交换机的选举是基于BID的，BID由三部分组成——优先级、发送交换机的MAC地址、Extended System ID（扩展系统ID，可选项）；BID一共8个字节，其中优先级2个字节，MAC地址6个字节。优先级包括Priority 4bit（4096*n）和Extended System ID 12bit（pvst协议和rapid-pvst协议采用vlan id，MST 采用instance id）；在进行BID比较时，先比较桥优先级，优先级值小的为根桥；当桥优先级值相等时，再比较桥的背板MAC地址，MAC地址小的为根桥。IOU1#sh spanning-treeVLAN0001 Spanning tree enabled protocol ieee # 表示交换机使用的生成树协议是"PVST+",这也是思科默认的生成树协议 Root ID Priority 32769 # 表示根交换机的优先级是32769， Address aabb.cc00.0800 # 根交换机的MAC地址 This bridge is the root # 表示当前这台交换机就是根交换机 Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec # BPDU发送间隔默认2秒，最大存在时间是20秒，转发延时是15秒。 Bridge ID Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1) # Extended System ID是1，所以总优先级就是32768+1=32769 Address aabb.cc00.0800 Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Aging Time 300 secInterface Role Sts Cost Prio.Nbr Type------------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------Et1/1 Desg FWD 100 128.6 Shr Et1/2 Desg FWD 100 128.7 Shr Et1/3 Desg FWD 100 128.8 Shr IOU2#sh spanning-treeVLAN0001 Spanning tree enabled protocol ieee Root ID Priority 32769 Address aabb.cc00.0800 Cost 100 Port 10 (Ethernet2/1) Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1) Address aabb.cc00.0d00 Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Aging Time 300 secInterface Role Sts Cost Prio.Nbr Type------------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------Et2/1 Root FWD 100 128.10 Shr Et2/3 Altn BLK 100 128.12 Shr Et3/3 Altn BLK 100 128.16 Shr IOU3#sh spanning-treeVLAN0001 Spanning tree enabled protocol ieee Root ID Priority 32769 Address aabb.cc00.0800 Cost 100 # 端口cost ：100 Port 14 (Ethernet3/1) # Ethernet3/1 为 10M Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1) Address aabb.cc00.0a00 Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Aging Time 300 secInterface Role Sts Cost Prio.Nbr Type------------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------Et3/1 Root FWD 100 128.14 Shr Et3/2 Desg FWD 100 128.15 Shr Et3/3 Desg FWD 100 128.16 Shr
# 2、端口cost和路径cost# 根交换机被选举出来后，计算其他交换机到根交换机的cost，STA考虑两种cost，端口cost和路径cost，路径cost是从根交换机出发到最终交换机入方向的端口cost总和，也就是说在上面的拓扑图图三中，假设SW1是根交换机，想要改变SW3到根交换机SW1的花费，应该在SW3的fa0/1来改变，而不是在SW1的fa0/3端口上改变。# 如果一台交换机有多条路径到达根交换机，这台交换机会选择路径花费最小的那条，下面是默认的端口cost参照表：# 10G -- 2,1G -- 4,100M -- 19,10M -- 100# 3、BPDU结构浅析# BPDU包含12个字段Frame 1417: 60 bytes on wire (480 bits), 60 bytes captured (480 bits) on interface 0IEEE 802.3 Ethernet Logical-Link ControlSpanning Tree Protocol Protocol Identifier: Spanning Tree Protocol (0x0000) Protocol Version Identifier: Spanning Tree (0) BPDU Type: Configuration (0x00) BPDU flags: 0x00 # 标记域,包含TC（Topology Change，拓扑改变）比特位，TCA(Topology Change Acknowledgment,拓扑改变确认)比特位。 Root Identifier: 32768 / 1 / aa:bb:cc:00:08:00 # Root ID：包含了根交换机的BID。 Root Path Cost: 0 # Cost of path：到根交换机的路径花费。 Bridge Identifier: 32768 / 1 / aa:bb:cc:00:08:00 # Bridge ID：转发BPDU的交换机的BID。 Port identifier: 0x8007 # Port ID：转发BPDU的交换机的PID，PID等于端口优先级(默认128)加端口号， Message Age: 0 # Message age：BPDU已经存在的时间。 Max Age: 20 # Max age：BPDU最大存在时间。 Hello Time: 2 # Hello time：根交换机发送配置信息的间隔时间，默认2秒。 Forward Delay: 15 # Forward Delay：转发延时，默认15秒。 # STP端口角色# 1）根端口(Root Port,RP)：转发并接收BPDU；每个非根交换机上有且仅有一个根端口，# 2）指派端口(Designated Port,DP)：转发并自身发送BPDU；网络上除根端口外，所有允许转发流量的端口，每个网段都有一个指派端口，根交换机上的端口都是指派端口。# 3）非指派端口：只接收BPDU；既不是根端口也不是指派端口，这种端口虽然是激活的但是会被堵塞(Blocking)用来阻止环路，根端口和指派端口都处于转发(Forwarding)状态。# 4）禁用端口：被管理员使用"shutdown"命令关闭的端口称作禁用端口，禁用端口不参与生成树算法。
