STP局域網中通常會存在冗余鏈路。需要一種方法阻塞冗余鏈路，消除路徑環路，并且在必要時將冗余鏈路自動切換為轉發狀態，恢復網絡的連通性。生成樹協議就可以實現這樣的功能。生成樹協議包括STP、RSTP、MSTP等。本章對STP的工作原理進行詳細介紹。引入了解STP消除環路的思想掌握STP的基本概念掌握STP計算過程掌握STP的端口狀態掌握STP拓撲改變處理過程了解STP的不足課程目標學習完本課程，您應該能夠：STP介紹STP基本概念STP計算過程STP端口狀態STP拓撲改變處理過程STP協議的不足目錄Page4交換機轉發流程回顧E0/2E0/3E0/5E0/600-0D-56-BF-88-1000-0D-56-BF-88-20PCASWASWBPCB123Page5環路引起的問題之一——廣播風暴PCASWASWB廣播12344Page6交換機學習MAC地址表回顧E0/2E0/3E0/5E0/600-0D-56-BF-88-1000-0D-56-BF-88-20PCASWASWBPCB123Page7E0/3E0/4E0/5E0/6PCASWASWB00-0D-56-BF-88-10E0/200-0D-56-BF-88-10E0/200-0D-56-BF-88-10E0/4錯誤目的端口環路引起的問題之二——MAC地址表不穩定什么是STP？STP是二層網絡中用于消除環路的協議通過阻斷冗余鏈路來消除橋接網絡中可能存在的路徑回環當前活動路徑發生故障時，激活冗余備份鏈路，恢復網絡連通性ROOTPhysicalSegmentAPhysicalSegmentBPhysicalSegmentCPhysicalSegmentDPhysicalSegmentESTP消除環路的思想將網絡拓撲修剪為樹形選擇樹根節點確定最短路徑阻塞冗余鏈路ROOTPhysicalSegmentAPhysicalSegmentBPhysicalSegmentCPhysicalSegmentDPhysicalSegmentESTP介紹STP基本概念STP計算過程STP端口狀態STP拓撲改變處理過程STP協議的不足目錄橋和端口的角色橋的角色：根橋指定橋端口角色：根端口指定端口Alternate端口根橋根端口根端口指定端口指定端口指定端口Alternate端口指定橋SWASWBSWCSWA指定橋SWB橋ID橋ID用于在STP中唯一的標識一個橋，橋ID由兩部分組成，長度為8個字節橋優先級：高16位(0~65535,默認32768)優先級（16bit）=4Bit橋優先級+12Bit擴展系統IDMAC地址：低48位橋優先級橋MAC地址2字節6字節橋ID路徑開銷（PathCost）路徑開銷用于衡量橋與橋之間路徑的優劣STP中每條鏈路都具有開銷值路徑開銷等于路徑上全部鏈路開銷之和SWBSWCSWA1Gig1GigCost20Cost200100M鏈路開銷標準配置BPDU網橋通過交互配置BPDU獲取STP計算所需要的參數配置BPDU基于二層組播方式發送，目的地址為01-80-C2-00-00-00配置BPDU由根橋周期發出，發送周期為HelloTime。配置BPDU老化時間為MaxAge。SWASWB配置BPDURootSWC配置BPDU配置BPDU格式DMA:目的MAC地址SMA:源MAC地址 L/T:幀長LLCHeader:配置消息固定的鏈路頭Payload:BPDU數據PayloadL/TSMADMALLCHeaderRootIDRootPathCostBridgeIDPortIDParametersByteProtocolID2ProtocolVersionIDBPDUTypeFlagsMessageAge11184822MaxAgeHelloTimeForwardDelay222｝STP優先級向量STP介紹STP基本概念STP計算過程STP端口狀態STP拓撲改變處理過程STP協議的不足目錄計算步驟任務一：選舉根橋任務二：確定端口角色SWBBID=8192.MACBSWABID=0.MACASWDBID=4096.MACD1GigPathCost=201GigPathCost=20100MPathcost=200100MPathcost=200SWCBID=32768.MACC2Gig聚合Pathcost=18計算方法配置BPDU處理網橋將各個端口收到的配置BPDU和自己的配置BPDU做比較，得出優先級最高的配置BPDU網橋用優先級最高的配置BPDU更新本身的配置BPDU，用于選舉根橋和確定端口角色網橋從指定端口發送新的配置BPDU配置BPDU比較原則——優先級向量最小者最優首先比較RootBridgeID其次比較RootPathCost再次比較DesignateBridgeID再其次比較DesignatePortID最后比較BridgePortID根橋選舉過程SWBBID=8192.MACBSWABID=0.MACASWDBID=4096.MACDSWCBID=32768.MACC我是根橋我是根橋我是根橋我是根橋尋找最小橋IDRootID=8192.MACB根橋選舉過程（續）RootID=8192.MACBRootID=0.MACARootID=0.MACARootID=32768.MACCRootID=8192.MACBRootID=32768.MACCRootID=32768.MACCRootID=4096.MACDRootID=4096.MACDSWABID=0.MACASWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCSWDBID=4096.MACD根橋選舉過程（續）SWBBID=8192.MACBSWABID=0.MACASWDBID=4096.MACDSWCBID=32768.MACC我是根橋我是根橋SWA是根橋SWA是根橋根橋選舉過程（續）RootID=0.MACARootID=0.MACARootID=0.MACARootID=0.MACARootID=0.MACARootID=0.MACARootID=4096.MACDRootID=4096.MACDSWABID=0.MACASWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCSWDBID=4096.MACD根橋選舉結果SWBBID=8192.MACBSWABID=0.MACASWDBID=4096.MACDSWCBID=32768.MACC我是根橋SWA是根橋SWA是根橋SWA是根橋確定端口角色的標準根端口：網橋上到根橋最近的端口指定端口：端口的配置BPDU在其所屬鏈路上是最優的Alternate端口：端口的配置BPDU在其所屬鏈路上不是最優的，且端口不是根端口端口角色確定過程SWBBID=8192.MACBSWABID=0.MACASWDBID=4096.MACD1GigPathCost=201GigPathCost=20100MPathcost=200100MPathcost=200SWCBID=32768.MACC2Gig聚合Pathcost=18RootID=32768.MACCRPC=0RootID=8192.MACBRPC=0端口角色確定過程（續）RootID=8192.MACBRPC=0RootID=8192.MACBRPC=0RootID=0.MACARPC=0RootID=0.MACARPC=0RootID=32768.MACCRPC=0RootID=32768.MACCRPC=0RootID=4096.MACDRPC=0RootID=4096.MACDRPC=0SWABID=0.MACASWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCSWDBID=4096.MACD端口角色確定過程（續）SWBBID=8192.MACBSWABID=0.MACASWDBID=4096.MACDSWCBID=32768.MACC我是根橋RPC=0我是根橋RPC=0SWA是根橋RPC=18RPC=200RPC=18SWA是根橋RPC=200端口角色確定過程（續）RootID=0.MACARPC=18RootID=0.MACARPC=200RootID=0.MACARPC=200RootID=0.MACARPC=0RootID=0.MACARPC=0RootID=0.MACARPC=18RootID=4096.MACDRPC=0RootID=4096.MACDRPC=0SWABID=0.MACASWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCSWDBID=4096.MACD端口角色確定過程（續）SWBBID=8192.MACBSWABID=0.MACASWDBID=4096.MACDSWCBID=32768.MACC我是根橋RPC=0SWA是根橋RPC=18RPC=38RPC=18RPC=218SWA是根橋RPC=38SWA是根橋RPC=218端口角色確定過程（續）RootID=0.MACARPC=18RootID=0.MACARPC=38RootID=0.MACARPC=0RootID=0.MACARPC=0RootID=0.MACARPC=18SWABID=0.MACASWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCSWDBID=4096.MACD端口角色確定過程（續）SWBBID=8192.MACBSWABID=0.MACASWDBID=4096.MACDSWCBID=32768.MACC我是根橋RPC=0SWA是根橋RPC=18RPC=38RPC=18RPC=58SWA是根橋RPC=38SWA是根橋RPC=58端口角色確定結果Alternate端口：端口既非根端口也非指定端口指定端口：端口擁有該鏈路上最優的配置消息根橋路徑開銷=38根橋ID=0.MACARootPathCost=18根橋ID=0.MACARootPathCost=38根橋ID=0.MACARootPathCost=0根端口：該端口到根橋的開銷最小38<200根橋路徑開銷=200SWBBID=8192.MACBSTP計算結果SWBBID=8192.MACBSWABID=0.MACASWDBID=4096.MACDSWCBID=32768.MACC指定端口指定端口根端口根端口根端口指定端口指定端口Alternate端口Alternate端口根橋指定端口等路徑開銷計算根橋SWABID=0.MACASWABID=0.MACA根橋SWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCSWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCSWDBID=4096.MACDPathcost=200Pathcost=200Pathcost=200Pathcost=200Pathcost=200Pathcost=200Pathcost=200DDRRDADDRRRDDA等路徑開銷計算（續）RPathcost=200Pathcost=200SWABID=0.MACA根橋SWBBID=8192.MACBE0/1E0/2DDARPathcost=200Pathcost=200SWABID=0.MACA根橋SWBBID=8192.MACBE0/1DAPathcost=200E0/2E0/1E0/1E0/2PhysicalSegment收到低優先級配置BPDU時的處理根橋根橋BPDUBPDUBPDUSWABID=0.MACASWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCSWABID=0.MACASWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCSWDBID=4096.MACDBPDU低優先級配置BPDUHelloTimerBPDUSTP介紹STP基本概念STP計算過程STP端口狀態STP拓撲改變處理過程STP協議的不足目錄臨時環路問題當拓撲結構發生變化，新的配置BPDU要經過一定的時延才能傳播到整個網絡，在所有網橋收到這個變化的消息之前可能會存在臨時環路根橋SWABID=0.MACASWBBID=8192.MACBSWCBID=4096.MACCDRDR根橋SWABID=0.MACASWBBID=8192.MACBSWCBID=4096.MACCDRDDRD新鏈路通過中間狀態避免臨時環路STP為端口定義了五種狀態：Disabled、Blocking、Listening、Learning、Forwarding各端口狀態對配置BPDU收發、MAC地址學習以及數據收發的處理有所不同ForwardDelay延時從中間狀態Listening經過一個延時進入另一個中間狀態Learning從Learning狀態再經過一個延時進入Forwarding狀態延時長度為ForwardDelaySTP端口狀態機DisabledListeningBlockingForwardingLearning1）端口enabled2）端口disabled3）端口被選為根端口或指定端口4）端口被選為Alternate端口（阻塞）5）ForwardDelay延時（1）（2）（2）（2）（2）（1）（2）（4）（4）（5）（4）（5）（3）STP端口狀態示例SWBSWASWDSWCForwardingForwardingForwardingForwardingForwardingForwardingForwardingBlockingBlocking根橋ForwardingSTP介紹STP基本概念STP計算過程STP端口狀態STP拓撲改變處理過程STP協議的不足目錄E1/0/1拓撲發生變化HostAHostBROOTSWCSWASWBSWDSWE鏈路中斷E1/0/1E1/0/2E1/0/1E1/0/2E1/0/2E1/0/3E1/0/2E1/0/1E1/0/2E1/0/1從中斷到恢復需要等待MAC地址老化，將近5分鐘的時間！STP阻塞STP拓撲改變處理過程拓撲改變消息TCN拓撲改變應答消息TCA拓撲改變置位的BPDUHostAHostBROOT鏈路中斷E1/0/1E1/0/2E1/0/1E1/0/2E1/0/1E1/0/2E1/0/3E1/0/2E1/0/1E1/0/2E1/0/1拓撲改變時網橋使用較小的MAC地址生存期從中斷到恢復最長需要等待50秒的時間！12344555STP阻塞SWCSWASWBSWDSWETCNBPDUPayloadL/TSMADMALLCHeader網橋發送TCNBPDU的條件為有端口轉變為Forwarding狀態，且該網橋至少包含一個指定端口有端口從Forwarding狀態或Learning狀態轉變為Blocking狀態ParametersByteProtocolID2ProtocolVersionIDBPDUType11TCA以及TC置位的配置BPDUPayloadL/TSMADMALLCHeader6543210TopologyChangeTopologyChangeAcknowledgment7標志位置位第7位置位表示該消息為TCA第0位置位表示該消息為TC置位BPDU1到6位保留標志位RootIDRootPathCostBridgeIDPortIDParametersByteProtocolID2ProtocolVersionIDBPDUTypeFlagsMessageAge11184822MaxAgeHelloTimeForwardDelay222拓撲改變收斂時延分析SWABID=0.MACASWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCDDRRDA根橋故障BPDU等待MaxAgeTimer鏈路中斷SWABID=0.MACASWBBID=8192.MACBSWCBID=32768.MACCDDRRDASWC根端口DOWNBPDUBPDUBPDU拓撲改變收斂時延分析（續）ROOTSWCSWASWBSWDSWEE1/0/1E1/0/1E1/0/2E1/0/1E1/0/3E1/0/2E1/0/1E1/0/2E1/0/1E1/0/2新增鏈路或故障恢復鏈路新阻塞鏈路STP介紹STP基本概念STP計算過程STP端口狀態STP拓撲改變處理過程STP協議的不足目錄收斂時間長PowerUpBlockingListeningLearningForwardingDisabledForwardDelayTimerForwardDelayTimer缺省情況下一個端口從Blocking狀態過渡到Forwarding狀態至少需要30秒鐘（兩倍的ForwardDelay）。對于一個拓撲不穩定網絡，會導致網絡的長時間中斷拓撲變化收斂機制不靈活ROOTSWCSWASWBSWDSWEE1/0/1E1/0/2E1/0/1E1/0/2E1/0/1E1/0/2E1/0/3E1/0/2E1/0/1E1/0/2E1/0/1STP阻塞主機頻繁上下線時，網絡會產生大量TCNPage54LANESWALANALANBLANCSWBSWCLANDRootLANC的指定端口E0/10E0/20E0/10E0/20E0/10E0/20STP基本配置－物理拓撲Page55STP基本配置－配置命令LANESWALANALANBLANCSWBSWCLANDRootLANC的指定端口E0/10E0/20E0/10E0/20E0/10E0/20[Quidway]sysnameSWA[SWA]stpenable[SWA]stpmodestp[SWA]stppriority4096[Quidway]sysnameSWB[SWB]stpenable[SWB]stpmodestp[SWB]stppriority8192[Quidway]sysnameSWC[SWC]stpenable[SWC]stpmodestpE0/24Page56[SWC]displaystp[CISTGlobalInfo][ModeSTP]CISTBridge:32768.00e0-fc41-43b9BridgeTimes:Hello2sMaxAge20sFwDly15sMaxHop20CISTRoot/ERPC:4096.00e0-fc41-4259/20000CISTRegRoot/IRPC:32768.00e0-fc41-43b9/0CISTRootPortId:128.10BPDU-Protection:DisabledTCorTCNreceived:117TCcountperhello:1STPConvergeM