[转载]交换机STP协议
注:之前做一个项目,测试部使用2个公司的交换机,H3C和H公司的,H公司的交换机是OEM H3C的交换机,正常来说两者使用没有区别。
但是使用中发现,如果设备的多个对外业务网口连接的交换机的聚合网口,启动过程中设备的业务网口尚未配置聚合,此时使用H3C交换机正常,但是使用H公司的交换机就出现网络风暴。
最后确认是因为H公司的交换机没有开启STP协议导致的回环。
交换机 STP 协议 (使用冗余交换机时,防止网络中出现环路造成广播风暴。Active/Standby 模式)
转自 http://sunxuewei.blog.51cto.com/902684/978573
需求:
在大型局域网中,为了维护网络的健壮性和可靠性,在核心层会采取多台设备进行冗余备份,而在汇聚层也会采取双归属或者环路来达到负载分担和冗余备份。因此在此类网络中从一点到达另一点可能会有多条路径可达。因而在报文转发时不可避免的会产生广播风暴。 STP的计算将错综复杂的物理网络整合成一棵逻辑转发树,将那些没有必要的链路阻塞。而当某些当前在用的链路发生故障时,又可以快速启用被阻塞的的链路来代替,保证网络的连通性。简单地说,想做冗余又怕环路所以用 STP 解决。
作用:
交换机内的生成树算法(STA)使你可以创建一条备用链路(当网络中存在多台交换机时)。在主链路正常工作时,备用链路处于空闲状态(不工作);只有在主链路出现问题时,备用链路才不需要任何人工干预自动地接替主链路。这种自动重构的功能,使得网络上的用户能够最大限度地与网络保持正常的连接。
STP协议在逻辑上断开网络的环路,防止广播风暴的产生,而一旦正在使用的线路出现故障,逻辑上被断开的线路又被连同,起到了冗余备份的作用。
原理
什么是STP协议?
STP(Spanning Tree Protocol)生成树协议
举例:当网络存在环路的时候,A查找MAC地址,不存在,那么它向B、C广播,B、C也不存在,那么它们也向外广播,这样一来,就会形成双向广播环,广播风暴最终会导致网络资源耗尽,交换机死机。
在这个时候,STP就起到作用了
stp协议是逻辑上断开环路,防止广播风暴的产生 当线路出现故障,断开的接口被激活,恢复通信,起备份线路的作用
STP将一个环形网络生成无环拓朴的步骤: 选择根网桥(Root Bridge) 选择根端口(Root Ports) 选择指定端口(Designated Ports)
网桥ID(BID) 网桥ID是唯一的,交换机之间选择BID值最小的交换机作为网络中的根网桥
取值范围:0 ~ 65535 缺省值:32768
交换机A的BID只最小(000d.2800.b100),所以它将被选为根网桥(root bridge)
下一步选择跟端口,
在非根网桥上选择一个到根网桥最近的端口作为根端口
选择根端口的依据是: 根路径成本最低 直连的网桥ID最小 端口ID最小
根路径成本-是网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和
链路带宽(Mb/s) 路径成本 10 100 16 62 45 39 100 19 155 14 622 6 1000 4 10000 2
我们只需要记住3个路径成本就够了(100,19,4)这是比较常用的三个
指定端口
在每个网段上,选择1个指定端口
根桥上的端口全是指定端口
非根桥上的指定端口: 根路径成本最低 端口所在的网桥的ID值较小 端口ID值较小
接下来我做一个经过stp计算,最终形成无环拓扑结构的过程,看图
A很明显是根网桥
图没截好,BC上面的根端口 也已经出来了 (因为与根网桥直连的端口是根端口)
接下来,指定端口的选择
A是根网桥,所以它上面的所有端口都是指定端口
如图所说,B的网桥ID较小,所以B上面的端口为指定端口,
这样,经过stp计算,无环拓扑网络结构就出来了
好了 过程大家看明白了吧,但是有没有想过,交换机怎么知道其他交换机的网桥ID?怎么知道哪个端口的根路径成本最小?
这就涉及到BPDU(桥协议数据单元)
交换机之间使用BPDU来交换STP信息 BPDU Bridge Protocol Data Unit -桥协议数据单元 使用组播发送BPDU,组播地址为: 01-80-c2-00-00-00 BPDU分为2种类型: 配置BPDU - 用于生成树计算 拓朴变更通告(TCN)BPDU - 用于通告网络拓朴的变化
BPDU所包含的关键字
1,交换机启动时,假定自己是根网桥,在向外发送的BPDU中,根网桥ID字段填写自己的网桥ID,
2,当接收到其他交换机发出的BPDU后,比较网桥ID,选择较小的添加到根网桥ID中
3,当全网所有的交换机接收到全部的BPDU并作比较后,就可以选择出唯一的一个根网桥
4,根网桥发送根路径成本为0的BPDU
5,其他交换机接收到根网桥的BPDU后,在根路径成本上添加接收接口的路径成本,然后转发
交换机的5种stp状态
状态 用途 转发(Forwarding) 发送和接收用户数据 学习(Learning) 构建网桥表 侦听(Listening) 构建“活动”拓朴 阻塞(Blocking) 只接收BPDU 禁用(Disable) 强制关闭
生成树计时器
交换机开机需要等待30秒时间开始转发数据 当某个正在使用的链路断掉,阻塞的端口需要50秒时间开始转发数据
0--------------20-----------15-----------15
阻断 倾听 学习 转发
OK,比较乱,认真看就明白了
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