标签：环路 BPDU age 根桥 HCIA 接口 生成 STP
1、生成树技术概述
技术背景：二层交换机网络的冗余性与环路
技术背景：人为错误导致的二层环路
二层环路带来的问题
初识生成树协议
在网络中部署生成树后，交换机之间会进行生成树协议报文的交互并进行无环拓扑计算，最终将网络中的某个（或某些）接口进行阻塞（Block），从而打破环路。
生成树能够动态响应网络拓扑变化调整阻塞接口
交换机上运行的生成树协议会持续监控网络的拓扑结构，当网络拓扑结构发生变化时，生成树能感知到这些变化，并且自动做出调整。
因此，生成树既能解决二层环路问题，也能为网络的冗余性提供一种方案。
问答：二层及三层环路
生成树协议在园区网络中的应用位置
STP概述
STP是一个用于局域网中消除环路的协议。
运行该协议的设备通过彼此交互信息而发现网络中的环路，并对某些接口进行阻塞以消除环路。
STP在网络中运行后会持续监控网络的状态，当网络出现拓扑变更时，STP能够感知并且进行自动响应，从而使得网络状态适应新的拓扑结构，保证网络可靠性。
由于局域网规模的不断增长，生成树协议已经成为了当前最重要的局域网协议之一。
2、STP的基本概念及工作原理
STP的基本概念
桥ID
STP
BID=桥优先级+MAC地址
优先级小的成为根桥，如果优先级一致，则比较MAC地址，小的成为根桥
根桥具备抢占性
根桥
Cost
Cost计算方法
接口Cost是已经激活了STP的接口所维护的一个开销值，该值存在默认值，与接口的速率有关联，并且设备使用不同的算法时，相同的接口速率对应不同的Cost值。
RPC
Port ID
BPDU
配置BPDU的报文格式
为什么需要STP：为了提高网络的可靠性，需要对设备以及链路进行冗余配置
缺点：1、环路2、广播风暴3、MAC地址表震荡
通过STP提供二层交换网络的防环功能
STP如何防环：通过阻塞整个二层网络中的某个端口，打破环路拓扑
如何选出阻塞端口：通过发送配置BPDU进行选举
BPDU报文核心字段
FLAG:TC TCA
1、RID:当前交换网络中根桥的桥id
2、RPC：根路径开销，到达根桥的开销值
开销值如何计算：从根桥计算，到达该接口所有入方向的开销值累加，开销值三种计算方式
3、BID：自身发送该BPDU的桥id，BID=桥优先级（0-61440，优先级必须取4096的倍数）+MAC地址
4、Port ID：发送该BPDU的接口id，由接口优先级+接口号组成
message age：消息时间/生存时间，从根桥发出为0每经过一台交换机+1s
max age：最大生存时间，默认情况下20s，如果message age=max age，则该BPDU失效
hello time：发送BPDU的间隔，默认2s
forward delay:转发延迟，默认15s
max age最大40s
当max age小于24s时，每经过一台设备message age+1，
当max age在24-39s之间时，每经过一台设备message age+2，
当max age等于40s时，每经过一台设备message age+3
配置BPDU的比较原则
STP协议选举机制
1、选举根桥，比较全网最小的BID成为根桥，根桥具备抢占性，具备唯一性
2、除根桥外，其余交换机成为非根桥
3、在每个非根桥上，都会选举一个根端口（RP）
RP：接受来自根桥最好的BPDU的接口
4、在每条链路上（冲突域）都会选举一个指定端口（DP）
DP：负责在链路上转发根桥最好的BPDU的接口，一般情况下，根桥所有的接口都是DP口
5、既不是非根桥的RP口，也不是根桥的DP口，则此时该接口为AP 即block port阻塞端口
配置BPDU的转发过程
STP的计算过程
思考题
阻塞SW3的g0/0/2
阻塞SW3的g0/0/1
STP的接口状态
STP的接口状态迁移
拓扑变化
根桥故障
根桥故障需要50s的时间恢复，等待BPDU老化20s，恢复转发状态的延迟30s
直连链路故障
如果RP口失效，则AP口将成为新的RP口 ,等待30s转发延迟，进入转发状态
非直连链路故障
非直连链路故障后，SW3的备用端口恢复到转发状态，非直连故障会导致50s左右的恢复时间。
拓扑改变导致MAC地址表错误
STP最早认为任何端口进入到转发状态forwarding，或者禁用状态disable时，认为拓扑发生变更，但是后面对STP进行优化，则认为
1、当DP口进入到转发状态时，认为拓扑发生变更
2、当RP口失效，或者进入转发状态时，认为拓扑发生变更
3、非根桥的DP口失效不认为拓扑发生变更
4、根桥的DP口失效，则直接发送TC BPDU
3、STP的基础配置
STP的基础配置命令
案例1：STP的基础配置
思考题
1、（单选）以下关于STP接口状态的说法，错误的是（ A ）。
A、被阻塞的接口不会侦听，也不发送BPDU。
B、处于Learning状态的接口会学习MAC地址，但是不会转发数据。
C、处于Listening状态的接口会持续侦听BPDU。
D、被阻塞的接口如果一定时间内收不到BPDU，则会自动切换到Listening状态。
----以上内容为誉天教育培训过程中所记，如有雷同纯属巧合----
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