STP学习总结

STP是普遍应用在二层的具备冗余的网络中用来消除环路的一种机制，固然二层环网中用来消除环路的技术还有RRPP和H3C的smart-link技术等。

1、STP的一些基本概念

STP是IEEE802.3D定义的，在二层网络中阻塞冗余链路，消除环路的一种，STP包含：STP、RSTP和MSTP等。

一、  根桥：网络中根优先级最小的那台交换机称为根桥，默认的优先级为32768。根桥优先级的步长为4096的整数倍，取值范围为0~61140。

二、  桥优先级：表示桥的优先级。

三、  根端口：根桥上的全部端口都是根端口，非根桥上离根桥开销最小的那个端口称为根端口。

四、  指定端口：在指定的物理网段上到根桥开销最小的那个端口。

五、  桥ID：桥优先级由桥MAC两部分组成。桥ID越小越有可能称为根桥。

六、  路径开销用来衡量桥与桥之间链路的优劣。

七、  BPDU：桥协议数据单元，在STP中存在两种BPDU，一种为配置BPDU，另外的一种为TCN  BPDU，用来通告拓扑的变化。

2、STP计算过程

一、  根桥的选举

假设SW1的桥优先级为0，当上图网络中的全部设备启用STP特性后，会从和其余交换机相连的端口泛红以本身为根桥的BPDU，当交换机收到比本身更优的根桥ID的时候，便会使用该值填充BPDU中根桥的字段，经过一段时间的相互发送和比较后，因为SW1的交换机手工设置的优先级为0，此时，在整个网络中SW1为根桥。

二、  端口角色的肯定

根桥上的端口都是指定端口DP，那么上图SW1的1和2号端口为指定端口，SW2为1-3网段的指定桥，SW3为2-4网段的指定桥，3和4端口为根端口，3-4网段1-3的路径比通过3-4-2这样的路径的开销要小，所以3号口味3-4网段的指定端口，阻塞4号端口。

SW4到达根桥的开销走7-5-3-1和8-6-4-2都是一致的，此时将会进行指定桥优先级，此时7为根端口。

SW5到达根桥的开销不管怎么出发都是一致的，此时将会进行指定桥端口的优先级，优先级小者优先，所以9号端口为根端口。

3、STP的端口状态

STP的端口状态包括：disable 、blocking、Listening、learning、Forwarding等状态，disable状态即端口没有启用stp特性，此时端口正常首发用户数据帧。

Blocking状态：端口处于阻塞状态的时候，仅接受BPDU，不发送BPDU。

Listening状态：端口处于监听状态，该状态是一个过渡状态，此时端口从blocking开始学习mac。可是在该状态仍然不进行用户数据帧的转发。

Learning状态：端口处于MAC学习状态，该状态规定仍然不进行用户数据帧的转发。

Forwarding状态：转发状态，只有当端口改变成为forwarding状态的时候才会进行数据帧的转发

4、STP的拓扑的处理机制

在STP中，从listening状态到forwarding须要通过两倍的Forward-delay时间，Forward-delay的时间为15s。

在STP中，当根桥选择完毕以后，根桥产生的BPDU从指定端口发出，非根桥从根端口接受，从指定接口转发出去，非根桥本省并不产生自身的BPDU。

当拓扑变化的时候，网桥感知拓扑变化，产生TCN置位的BPDU，通知根桥，根桥接收后会发送TCA置位的BPDU，而且产生TC置位的BPDU，下游网桥接收到根桥发送的TC置位的BPDU，会将MAC的老化时间设置为15s。

所以在STP中，当拓扑发生变化的时候网络的收敛时间可能为30s或者50s。

BPDU报文中的flag字段的第0位置1为TCN报文，第7位置1为TCA报文。

5、STP的缺点

一、  拓扑的收敛速度很慢，不适用于灵敏性的应用。

二、  当网络中的大量主机上线和下线时，拓扑会发生变化，对拓扑的控制不够灵活。

6、RSTP协议

802.3w规定的快速生成树协议，收敛机制和拓扑变化相应机制比STP快不少，主要的亮点有：

一、边缘端口

 RSTP中能够手动将一些链接终端设备的端口设置为边缘端口，当一个端口被设置为边缘端口后，主机接入后能够直接进入转发状态，并且边缘端口主机频繁上线和下线时不会对整个拓扑形成影响。

三、  端口是根端口

在RSTP中，Alternate端口是根端口的一个备份口，当根端口故障时，备份端口能够立刻进入转发状态，几乎不须要延迟。

四、  端口是指定端口

RSTP中指定了P/A机制，指定借口能够和对端网桥进行一次握手，便可进入转发状态，不依赖任何计数器，可是握手的前提必须是在点到点的链路中。

五、  P/A机制

BPDU报文中的flag字段，第一位是P置位，第六位是A置位。

六、  收敛机制

下游网桥收到TC置位的BPDU后会清除除TC报文接受端口除外的其他端口的MAC地址，并在两倍的Hello-time时间内向指定端口和根端口发送TC置位的RST BPDU。

七、  RSTP 能够兼容STP。

7、MSTP

Mstp是802.s规定的，能够实现不一样vlan的流量的负载和多实例。