OptiX NGSDH以太网单板RSTP特性专题AWord文件下载.docx
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2.2网管配置21
2.2.1各网元业务配置图23
2.2.2配置过程25
2.2.3查询STP/RSTP运行信息33
3测试指导34
3.1测试仪表34
3.2测试项目34
3.3测试方法34
4故障处理34
4.1故障处理思路34
4.2典型问题处理35
4.2.1案例一：
RSTP端口异常Discarding35
5已知缺陷介绍35
图目录
图1环形网络图7
图2生成树对环形网络处理图8
图3STP端口状态图10
图4RSTP典型组网图21
图5NE1和NE2的单板信息22
图6NE3的单板信息22
图7业务配置图23
图8VB挂接端口配置图29
图9创建VLAN30
图10使能RSTP图133
图11使能RSTP图233
表目录
表1配置BPDU报文格式11
表2TCN报文格式12
表3RSTPBPDU报文格式16
表4STP和RSTP端口状态的对应关系19
表5以太网业务连接关系对照表123
表6以太网业务连接关系对照表224
表7转发过滤表24
表8网桥优先级表25
表9配置STP/RSTP的简要过程25
表10以太网接口基本属性参数说明26
表11以太网接口TAG属性参数说明26
表12以太网LAN业务参数说明28
表13网桥参数说明31
表14端口参数说明32
表15内部端口状态34
关键词：
RSTP
摘要：
RSTP功能是NG-SDH产品支持二层交换功能的数据单板所支持的基本功能，到目前为止各数据单板的RSTP功能的实现方式基本一致。
本文以EMS4/EGS4单板为例，详细的说明了RSTP的产生背景，原理，工作方式，适用场景，配置方法，测试方式以及现有的缺陷。
缩略语清单：
Abbreviations缩略语
Fullspelling英文全名
Chineseexplanation中文解释
RapidSpanningTreeProtocol
快速生成树
参考资料清单：
无
1概述
1.1原理
1.1.1问题的提出
图1环形网络图
对于二层交换，面临的拓扑往往是存在环路的。
以一个完全拓扑为例，如图1所示。
从一个网桥A到另一个网桥B有数条路径，当网桥A发送一条广播或多播报文时，网桥B会收到从网桥A直接发送的报文，网桥C转发的报文，网桥D转发的报文。
随后，网桥B将收到的从网桥C和网桥D分别转发的报文，再次转发到网桥A。
网桥A又可能继续转发这个报文。
上面的例子很明显有如下问题：
1.存在链路冗余，浪费网络资源
2.存在以太网环路，形成网络风暴。
生成树就是为解决这些问题的一种协议。
1.1.2生成树的解决方案
如果将环形网络中适当地阻塞某些端口，最终使拓扑成为树状，每两个网桥之间都只有一条路径，可以解决以上问题。
图1的拓扑结构，经生成树算法处理后，假设得到新的树状拓扑，如图2所示，上面提到的问题可以得到根本解决。
图2中，打叉的地方表示网桥的端口已阻塞；
该端口所连接的链路已不能传送用户数据报文，即图中的虚线。
图2生成树对环形网络处理图
1.1.3生成树的原理
1.基本概念
☞网桥ID
由网桥的优先级和全局唯一的MAC地址组成的编号。
占用64位，其中优先级在高16位，MAC地址在低48位。
整个网桥ID在生成树中也代表优先级，ID越小，在BLAN上的优先级越高。
☞端口号和端口ID
端口ID由端口的优先级和网桥上唯一的端口号组成。
占用16位，其中优先级在高8位，端口号在低8位。
整个端口ID在生成树中也代表优先级，ID越小，在网桥中的优先级越高。
☞Root
桥接LAN上优先级最高的网桥。
BLAN上只有一个root，它是与之相连的每个LAN的指定网桥。
root是一个生成树的运行结果，不是生成树的参数。
☞指定端口
对LAN而言，是向root方向连接，并向root方向收发帧的端口。
每个LAN上有一个指定端口，指定端口是网桥发送CBPDU的端口。
☞指定网桥
指定端口所在的网桥。
每个LAN上有一个指定网桥。
指定端口要拷贝网桥的信息，所以指定网桥的选择要在根端口选择之后。
☞根端口
对网桥而言，是向root方向收发帧的端口。
是记录最佳信息，并作为发送时的信息标准端口。
所有端口都记录收到的更优信息，但只有根端口记录更优配置超时值。
网桥要拷贝根端口记录的信息。
每个网桥上处于Forwarding状态的端口一定是根端口或指定端口。
☞备用端口
处于Enabled状态，但既不是根端口也不是指定端口的端口。
属于拓扑结构的一部分。
☞路径值
判定报文通过网桥端口发送所需开销的衡量标准。
端口速率越大，路径值越小。
☞指定路径值
端口收到root发出的帧，所需的最小开销（cost）。
每个端口都有一个指定路径值。
指定端口的指定路径值是网桥的根路径值。
☞根路径值
root端口的指定路径值与root端口的路径值之和。
网桥有一个根路径值。
☞指定root
认为是root的网桥。
指定root最终只有一个能成为root，即最终所有网桥的指定root都是同一网桥——root。
端口和网桥都有指定root。
指定端口的指定root和网桥的指定root以及根端口的指定root是同一个网桥。
指定root是生成树的一个参数。
2.端口状态
端口有两种基本状态：
Enabled和Disabled。
Enabled又分为四种状态：
Blocking、Listening、Learning和Forwarding。
Disabled（关闭）：
在这种状态下，端口不参与拓扑，不转发任何报文。
这种状态可以有Enabled的任何状态转变得到，而由这种状态进入Enabled，必须到Blocking。
由于不是拓扑的一部分，生成树无法控制这种状态，而必须由管理控制。
图3STP端口状态图
Blocking（阻塞）：
在这种状态下，端口属于拓扑的一部分，不转发报文。
Listening（侦听）：
在这种状态下，端口属于拓扑的一部分，可转发BPDU，丢弃帧，是拓扑生成或转变过程中暂时的一种状态。
Learning（学习）：
在这种状态下，端口属于拓扑的一部分，可转发BPDU，丢弃帧，是拓扑生成或转变过程中暂时的一种状态。
Forwarding（转发）：
在这种状态下，端口属于拓扑的一部分，可转发帧和BPDU。
通过控制端口的状态，使某些端口最终进入Forwarding或Blocking，凡是存在环路的地方都断开其中的至少一个端口，以避免环路。
这是生成树算法的根本目标。
3.BPDU
生成树使用专用协议数据单元——网桥协议数据单元BPDU（bridgeprotocoldataunit）。
BPDU分为两种：
配置BPDU（CBPDU）和拓扑更改通知BPDU（TCN）。
CBPDU报文用于在各网桥之间相互传递网桥和端口的信息。
在生成拓扑时和回应TCN报文时，都需要发送CBPDU。
TCN报文用来通知父节点拓扑需要更改。
☞CBPDU的格式如下：
表1配置BPDU报文格式
协议ID
1
2
协议版本ID
3
BPDU类型
4
标志组合
5
RootID
6
7
8
9
10
11
12
13
根路径值
14
15
16
17
网桥ID
18
19
20
21
22
23
24
25
端口ID
26
27
消息时限（MessageAge）
28
29
最大时限（MaxAge）
30
31
HelloTime
32
33
传递时延（ForwardDelay）
34
35
☞拓扑更改通知BPDU
表2TCN报文格式
协议标识符
协议版本标识符
4.生成树的计时器
生成树使用六种计时器，包括三个网桥计时器：
Hello计时器、Tc计时器、TCN计时器，以及三种端口计时器Hold计时器、Message计时器、ForwardDelay计时器。
☞MessageAge计时器
仅用于非指定端口。
用来检查网络是否出现失败。
端口有一项MessageAge参数，Root产生CBPDU时，会将这个值清零，并将它放在BPDU中发送。
当端口收到更优CBPDU后，用它修改MessageAge计时器的当前计时值。
端口转发CBPDU时，会将MessageAge加上一个固定的增量。
只有阻塞的端口和root端口才会打开MessageAge计时器。
非指定端口的MessageAge计时器一直处于打开状态，收到优于或等于记录的报文时，将MessageAge计时器的计时值更改为报文的MessageAge。
端口的MessageAge计时器一旦超时，算法将认为拓扑需要重配。
☞Hello计时器
是root使用的计时器。
用来保证root定期产生CBPDU。
在拓扑生成和更改期间，保证拓扑生成；
拓扑稳定后定期发送CBPDU到各网桥，以表示拓扑运行正常。
☞Hold计时器
指定网桥使用的计时器，用来保证两次BPDU发送之间有一个最小时间间隔，不至于过于频繁地发送。
发送CBPDU时把它打开。
当有CBPDU需要发送时，先等待该计时器到期，到期才发送。
如果等待期间又有CBPDU需要发送，新的CBPDU会覆盖旧的CBPDU。
Hold计时器是非定期〔不是定期打开，定期关闭〕计时器，从传送CBPDU时开始计起，到期若没有CBPDU需要传送就关闭了。
☞TopologyChange计时器
root使用的计时器。
在root收到TCN后的一段时间内，收到更优信息，并失去root资格（后需要等待TC时间），才发送TCN。
☞TCN计时器
非root的网桥使用。
当拓扑结构变化或报文age到期，引起发送TCN之后，定期（Hellotime）发送TCN，直到网桥成为root或拓扑更改已认可。
TCN计时器的打开与发送TCN是一一对应的。
☞ForwardDelay计时器
所有处于Listening、Learning状态的端口使用的计时器。
控制Listening-->
Learning和Learning-->
Forwarding的转换。
端口在进入Listening时打开该计时器，计时器到期，自动转换为Learning，并重新打开计时器。
下一次计时器到期，端口自动转换为Forwarding，并停止该计时器。
1.1.4生成树的实现
5.几个判断和选择
☞root端口选择（rootbridge生成仅仅由id决定）
每个网桥都要选择root端口，root端口最多只有一个。
选择方式如下：
首先，必须是Enabled的非指定端口，而且拥有一个比网桥ID更高优先级的指定root参数的端口。
若满足这个条件，那么，指定root优先级最高的端口是root端口。
I.如果有两个以上端口有最高优先级的指定root参数，则这些端口中根路径值最低的端口是root端口。
II.如果有两个以上端口优先级最高，而且根路径值最低的不止一个，则指定网桥ID最小的端口是root端口。
III.如果有两个以上端口满足优先级最高、根路径值最低，且指定网桥ID最小，则最高优先级的指定端口是root端口。
IV.如果以上条件都相同的端口有两个以上，则其中优先级最高的端口是root端口。
其次，如果不能满足这个条件，就认为root端口不存在。
网桥的指定root就是自己。
☞指定端口选择
网桥可能有多个指定端口，也可能没有指定端口。
依次检查以下条件，如果发现符合其中任意一条，就选为指定端口：
a）已经成为指定端口的端口。
b）端口的指定root参数不同于网桥指定root参数的端口。
c）端口的指定路径值大于网桥的根路径值的端口。
d）如果端口的指定路径值等于网桥的根路径值，则端口的指定网桥大于网桥ID的端口。
如果端口的指定路径值等于网桥的根路径值，且端口的指定网桥等于网桥ID，则端口ID小于其指定端口的端口。
☞更优消息判断
是端口收到的CBPDU信息相对于端口所记录的信息而言，
a）如果收到的CBPDU中的root的ID小于端口的指定root的ID时，认为收到更优信息。
否则，
b）如果两个rootID相等，而且CBPDU的根路径值小于端口指定路径，认为收到更优信息。
c）如果以上路径值也相等，而且收到CBPDU中的网桥ID小于端口的指定网桥ID，认为收到更优信息。
如果以上各项都相等，但本网桥的网桥ID不等于端口的指定网桥ID，或收到CBPDU中的端口ID不大于指定端口ID，认为收到更优信息。
☞端口状态选择
对于root端口和指定端口：
如果端口处于Blocking状态，设置为Listening状态，并打开Forward计时器，使端口状态自动向Forwarding状态转换。
对于备用端口：
如果端口没有Disable，就切换到Blocking状态。
Blocking状态和Forwarding状态是可以自动地相互转换的。
将某些端口阻塞，是生成树实现树状拓扑的根本途径。
而当拓扑需要更改时，Blocking状态可以恢复到Forwarding状态，是生成树解决网络故障的一种自动恢复能力。
1.1.5生成树的管理
6.生成树端口的Disable和Enable
由于Disabled状态不属于拓扑的一部分，所以生成树不对Disabled状态和Enabled状态进行自动切换。
这个控制交给管理完成。
某一个端口Disable或Enable后，不仅会对本网桥的各端口状态产生影响，也可能影响到其它网桥的某些端口状态。
7.更改网桥参数
网桥的以下参数是可以更改的：
a）网桥MaxAge；
b）网桥HelloTime；
c）网桥ForwardDelay；
d）网桥优先级。
值得注意的是，各网桥实际使用MaxAge、HelloTime、ForwardDelay都将通过互发CBPDU而得到统一，即只有root的网桥MaxAge、网桥HelloTime、网桥ForwardDelay才真正起作用。
MaxAge是CBPDU的时限。
其值越大，拓扑越稳定，但对拓扑故障的发现速度越慢。
HelloTime是发送BPDU的时间间隔。
其值越大，生成树所占用的网络资源越小，但拓扑的稳定性越差。
ForwardDelay是端口状态从Listening到Lerning，或从Lerning到Forwarding的切换延迟。
其值越大，拓扑的稳定性越好，但建立拓扑的时间越长。
控制网桥优先级是控制root选择的最便捷的方法（未必是最好的方法），因为优先级最高的网桥才可能成为root。
8.更改端口参数
端口的以下参数是可以更改的：
a）端口优先级；
b）端口号；
c）端口路径值；
端口优先级和端口号都是构成端口ID的元素，更改这些值会影响指定端口的选择，也可能影响到root端口的选择。
端口路径值也是影响指定端口的选择、root端口选择的因素。
根据前面选择过程可以看出，它的影响大于端口ID的影响。
1.1.6快速生成树
9.快速生成树的背景
使端口状态能快速切换，缩短拓扑稳定时间，减少业务中断时间。
10.快速生成树与生成树的区别
☞报文格式
表3RSTPBPDU报文格式
Version1Length
36
协议版本ID：
RSTP中取值为00000010，STP中取值为00000000。
BPDU版本：
标志组合：
bit1：
RSTP中，如果是根网桥，则为拓扑更改标志；
如果是非根网桥，则为拓扑更改通知；
注意：
这是RSTP和STP的一个重要区别。
STP中，bit1不区分根网桥和非根网桥，一律为拓扑更改标志。
Bit2：
RSTP中用于指定端口发送的快速切换请求标志，STP中没有使用，取值为0；
Bit3、4：
RSTP中用于端口角色，STP中没有使用，取值为0；
Bit5：
RSTP中用于学习标志，STP中没有使用，取值为0；
Bit6：
RSTP中用于转发标志，STP中没有使用，取值为0；
Bit7：
RSTP中用于根端口发送的对快速切换请求的确认标志，STP中没有使用，取值为0；
bit8：
此比特RSTP和STP相同，都为拓扑更改响应。
Version1Length：
STP中没有这个字节，RSTP中才有。
RSTP中，此字节现在还没有意义，取值为00000000。
☞快速生成树中新增的概念
1.点到点属性：
点到点属性有3种取值：
1、True；
2、False；
3、Auto
自动识别（auto）规则：
读取端口工作模式，如果端口被配置成全双工或经过自协商协商成全双工，则也会将点到点模式设为TRUE。
如果某端口角色为指定端口后，判断其点到点实际属性是否为True,如果为True则发送快速切换请求，如果为False，则不发送快速切换请求；
接受到快速切换请求的端口，如果为根端口，则判断其点到点实际属性是否为True，如果为True则同步本网桥端口后发送快速切换请求响应，如果为False，则不做处理。
2.边缘节点：
边缘节点定义为只与LAN相连的端口。
我们可以设置某端口是否为边缘节点。
当设置某端口为边缘节点后，会根据此端口能否收到BPDU报文来判断此端口是否实际为边缘节点。
当某端口实际为边缘节点且为指定端口时，端口状态可以快速切换。
如果端口实际为边缘节点，则其角色肯定只会为指定端口，因此，这个快速切换只会在端口从不使能设置为使能后使用。
3.Backup端口：
指定端口在本网桥的端口。
4.Alternate端口：
指定端口不在本网桥的端口。
注：
RSTP中端口角色没有阻塞端口。
STP中的阻塞端口在RSTP中被细分为Backup端口和Alternate端口。
☞STP和RSTP端口状态的对应关系
表4STP和RSTP端口状态的对应关系
STPPortState
AdministrativeBridgePortState
MACOperational
RSTPPortState
ActiveTopology（PortRole）
DISABLED
Disabled
FALSE
Discarding
Excluded（Disabled）
Enabled
BLOCKING
TRUE
Excluded（Alternate,Backup）
LISTENING
Included（Root,Designated）
LEARNING
Learning
FORWARDING
Forwarding
☞快速生成树中的快速切换
4.6.6.1快速切换－根端口
该端口最近不是Backup端口（2倍hellotime时间内）的根端口不经延时直接切换到Forwarding状态，同时将网桥中最近是根端口（forwarddelay时间内）的指定端口切换回Discarding状态
4.6.6.2快速切换－指定端口
•属于边缘端口的指定端口不经延时而直接切换到Forwarding状态，
•点到点端口通过握手协议快速切换：
1.点到点指定端口发送快速切换请求
2.点到点根端口收到请求后同步本地端口
3.点到点根端口发送同意快速切换消息
4.点到点指定端口收到根端口的同意消息后快速切换
4.6.6.3快速切换－Backup和Alternate端口
Backup&
Alternate端口不需延时直接切换到Discarding状态。
1.1.7动态过滤数据库的清空规则
RSTP动态过滤数据库清除规则：
1、Alternate、backup端口在拓扑更改时，过滤数据库不需要清空；
2、边缘端口不需要清空；
3、收到拓扑更改消息的根端口、指定端口不需要清空；
4、检测到拓扑更改的根端口、指定端口需要清空；
5、没有收到拓扑更改消息的非边缘指定端口需要清空；
6、端口从根端口指定端口切换为alternate、backup时，需要清空；
对于STP，当拓扑发生变化时，所有端口的动态过滤数据库都会被清除。
1.1.8快速生成树和生成树的兼容
11.RSTP中支持的工作模式
快速生成树中支持两种工作模式：
快速生成树模式和生成树模式。
默认为快速生成树模式。
快速生成树模式中，收发RSTPBPDU，支持RSTP所
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