知识重点
- 认识STP/RSTP/MSTP
- 简介:
以太网交换网络中为了进行链路备份,提高网络可靠性,通常会使用冗余链路。但是使用冗余链路会在交换网络上产生环路,引发广播风暴以及MAC地址表不稳定等故障现象,从而导致用户通信质量较差,甚至通信中断。为解决交换网络中的环路问题,提出了生成树协议STP(Spanning Tree Protocol)。从最初的IEEE 802.1D中定义的STP到IEEE 802.1W中定义的快速生成树协议RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol),再到最新的IEEE 802.1S中定义的多生成树协议MSTP(Multiple Spanning Tree Protocol)。
- 目的:
消除环路:通过阻塞冗余链路消除网络中可能存在的网络通信环路。
链路备份:当前活动的路径发生故障时,激活冗余备份链路,恢复网络连通性。
- 三种生成树协议的对比:
生成树协议 |
特点 |
应用场景 |
stp(生成树协议) |
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无需区分用户或业务流量,所有VLAN共享一棵生成树 |
rstp(快速生成协议) |
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mstp(多生成树协议) |
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需要区分用户或业务流量,并实现负载分担。不同的VLAN通过不同的生成树转发流量,每棵生成树之间相互独立。 |
- STP
- STP的拓扑计算:
- 选举的过程:
- STP的拓扑计算:
- 选举根桥:
- 根桥是什么?每个网络中有且仅有一个根桥,其他交换机都是非根桥;跟交换机用于发送BPDU,也用来转发流量;
- 怎样选举根桥呢?通过比较桥ID来选举,桥ID由桥的优先级和交换机的基本mac地址构成;先比较桥的优先级,优先级小者当选,若优先级都相同再比较mac地址,比较mac地址时从左往右比较,谁的数值小谁当选;
- 选举根端口:
- 根端口是什么?在每个非根交换机上选出一个根端口;根端口用来接收交换机发来的BPDU,也用于转发流量;
- 怎样选举根端口呢?
-
- 该端口到根交换机的路径开销最小;
-
路径成本:根据交换机的链路带宽来定,一般带宽越大的其的开销指越小;
- 该端口所在交换机的对端交换机的桥ID最小;
- 该端口对端端口的端口ID最小;
端口ID:由端口优先级和端口号构成;先比较端口的优先级,优先级小者当选,若优先级都相同再比较端口号,端口号小者当选;
- 选举指定端口:
- 指定端口是什么?在每个网段选出一个指定端口;指定端口用于转发根桥发来的BPDU,也用于转发普通流量;
- 怎样选举指定端口?
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- 根桥的所有端口都是指定端口;
- 根端口的对端端口一定是指定端口;
- 该端口到根桥的路径开销最小;
- 本端口所在的交换机的桥ID最小;
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- 阻塞备用端口:
阻塞端口就是选举完以上三个概念后的剩下的端口,该端口用于备份;在链路未出现故障时一般处于阻塞状态;
- STP的工作原理:
- 首先根据STP拓扑计算,阻塞备用端口,让交换网络中没有环路;
- 当设备的某条链路出现故障后,阻塞端口开启,实现链路备份。
- RSTP
由于RSTP是STP的进化版,因此主要介绍他优化在哪里,与STP有什么区别;
- RSTP的拓扑计算的优化:
RSTP的选举在大体上跟STP没有太大差异,区别主要是:
- 在端口角色上将阻塞端口分成了:替代端口(根端口备份)和备份端口(指定端口备份);
- 在端口状态上的优化:
STP:阻塞、侦听(15s),学习(15s)、转发;
RSTP:丢弃、学习、转发;
- 引进了边缘端口的概念:
当交换设备直连主机时,端口的状态从阻塞直接变成转发状态,不参与生成树协议的拓扑计算;大大减少了用户接入网络的等待时间;
- 引进了P/A机制:
当处于两个网络环境交换机实现通信时,通过P/A的(提议/同意)机制,快速的确定端口角色,快速的确定端口状态;
- MSTP
由于MSTP是STP/RSTP的进化版,因此主要介绍他优化在哪里,与STP/RSTP有什么区别;
STP/RSTP的局限:所有的vlan共享一棵生成树;无法实现不同的vlan在trunk链路上的负载分担;
MSTP主要就是实现了多vlan下的多生成树协议;