生成树协议原理与应用_001.ppt

生成树协议原理与应用_001.ppt

《生成树协议原理与应用_001.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生成树协议原理与应用_001.ppt（77页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第第1页页生成树协议原理与应用生成树协议原理与应用第第2页页前前言言本本PPTPPT主要介绍了生成树协议的技术细节，以及主要介绍了生成树协议的技术细节，以及在网络工程中如何来使用生成树协议在网络工程中如何来使用生成树协议,适用于对生成树适用于对生成树协议有一定了解的工程师和网络维护人员。

协议有一定了解的工程师和网络维护人员。

第第3页页课程目标课程目标q通过本课程的学习，您可以掌握如下知识点：

通过本课程的学习，您可以掌握如下知识点：

v生成树协议的工作原理生成树协议的工作原理v三种生成树三种生成树（STP（STP、RSTPRSTP、MSTP）MSTP）协议的特性协议的特性v生成树协议在实际工程中的具体应用生成树协议在实际工程中的具体应用第第4页页提提纲纲q生成生成树协议综述述qSTPSTP协议概述概述qRSTPRSTP协议概述概述qMSTPMSTP协议概述概述q生成生成树协议在在实际工程中的工程中的应用用第第5页页生成树综述生成树综述q生成生成树协议的的产生背景生背景LAN1LAN2存在单点故障冗余的设计又会带来环路,导致广播风暴第第6页页生成树综述生成树综述q生成生成树协议的分的分类v生成树协议的分类，按照产生的时间先后顺序为STP、RSTP、MSTPq生成生成树协议所遵循的所遵循的IEEEIEEE标准准v三种生成树所遵循的IEEE标准分别为STP-IEEE802.3d，RSTP-IEEE802.3W，MSTP-IEEE802.3S第第7页页提提纲纲q生成生成树协议综述述qSTP协议概述概述qRSTP协议概述概述qMSTP协议概述概述q生成生成树在在实际工程中的工程中的应用用第第8页页STP概述概述qSTP是怎是怎样的一个的一个协议呢呢?

v通过阻断冗余链路将一个有环路的桥接网络修剪成一个无环路的树型拓扑结构,这样既解决了环路问题，又能在某条活动（active）的链路断开时,通过激活被阻断的冗余链路重新修剪拓扑结构以恢复网络的连通.LAN1LAN2该链路处于阻塞状态该链路重新被激活第第9页页STP工作原理工作原理q基本思想基本思想:

在网在网桥之之间传递配置消息配置消息（BPDU）,网网桥利用收到的配置消息做以下工作利用收到的配置消息做以下工作:

v从网络中的所有网桥中,选出一个作为根网桥（root）v计算本网桥到根网桥的最短路径v网桥选择一个根端口,该端口给出的路径是此网桥到根桥的最短路径v选择除根端口之外的转发端口（指定端口）第第10页页配置消息介绍配置消息介绍q配置消息也被称做配置消息也被称做桥协议数据数据单元元（BPDU）q主要内容包括主要内容包括:

v根网桥的Identifier（RootID）v从本网桥到根网桥的最小路径开销（RootPathCost）v发送该配置消息的网桥的Identifierv发送该配置消息的网桥的指定端口的Identifierv即（RootID,RootPathCost,BridgeID,PortID）第第11页页配置消息格式配置消息格式字节数域2Protocolid1Version1Messagetype1Flags8Rootid4RootPathCost8Bridgeid2Portid2Messageage2Maximumtime2Hellotime2ForwarddelayDMASMAL/TLLCHeaderPayloadqDMA:

目的目的MAC地址地址v配置消息的目的地址是一个固定的组播地址（0x0180c2000000）qSMA:

源源MAC地址地址v即发送该配置消息的桥MAC地址qL/T:

帧长帧长qLLCHeader:

配置消息固定的链路头配置消息固定的链路头qPayload:

BPDU数据数据第第12页页如何利用配置消息工作如何利用配置消息工作?

q主要工作有主要工作有:

v选择根桥RootID:

最优配置消息的RootIDv计算到根桥的最短路径开销RootPathCost:

如果自己是根桥,则最短路径开销为0,否则为它所收到的最优配置消息的RootPathCost与收到该配置消息的端口开销之和.v更新配置消息:

更新RootID、RootPathCost等参数，交换机继续广播发送新配置信息。

v选择根端口RootPort:

如果自己是根桥,则根端口为0,否则根端口为收到最优配置消息的那个端口v选择指定端口:

包括在生成树上处于转发状态的其他端口v从指定端口发送更优的配置消息第第13页页如何确定最优的配置消息如何确定最优的配置消息q配置消息的配置消息的优先先级比比较原原则:

v假定有两条配置消息C1和C2,则:

n如果C1的RootID小于C2的RootID,则C1优于C2n如果C1和C2的RootID相同,但C1的RootPathCost小于C2,则C1优于C2n如果C1和C2的RootID和RootPathCost相同,但C1的发送网桥ID小于C2,则C1优于C2n如果C1和C2的RootID、RootPathCost和发送网桥ID相同,但C1的发送网桥的PortID小于C2,则C1优于C2第第14页页配置消息处理示例一配置消息处理示例一q根据收到的配置消息根据收到的配置消息,选举了根了根桥（桥ID=23）,更新自己的配置消更新自己的配置消息息为（23,15,50）q接收到最接收到最优配置消息的端口配置消息的端口为根端口，根端口，选择Port4为根端口根端口q用自己更新后的配置消息与从用自己更新后的配置消息与从Port1、Port2、Port3上收到的配置上收到的配置消息比消息比较，比，比较结果果:

自己的配置消息自己的配置消息优于从于从Port1、Port2收到的收到的配置消息，从配置消息，从Port3上收到的配置消息上收到的配置消息优于自己的配置消息，因此于自己的配置消息，因此将将Port1、Port2置置为指定端口指定端口,将将Port3置置为阻塞端口阻塞端口q从从Port1和和Port2发送新的配置消息送新的配置消息（23,15,50）port1port2port3port4BridgeID=5032，0，3223，18，2023，14，8023，14，70BlockingRootDesignateDesignate23，15，5023，15，50第第15页页链路故障处理链路故障处理qHelloTimev网桥从指定端口以HelloTime为周期定时发送配置消息。

qMessageAge和和MaxAgev端口保存的配置消息有一个生存期MessageAge字段，并按时间递增。

每当收到一个生存期更小的配置消息，则更新自己的配置消息。

当一段时间未收到任何配置消息，生存期达到MaxAge时，网桥则认为该端口连接的链路发生故障，进行故障处理第第16页页链路故障处理示例链路故障处理示例qPort4的配置消息生存期的配置消息生存期（MessageAge达到达到MaxAge）超超时了，了，则抛抛弃弃该配置信息，重新配置信息，重新进行生成行生成树计算，算，选择Port3为新的根端口，新的根端口，而而该网网桥的配置信息没有的配置信息没有发生生变化，仍化，仍为（23,15,50）port1port2port3port4BridgeID=5032，0，3223，18，2023，14，8023，14，70BlockingDesignateDesignate23，15，5023，15，50RootRoot第第17页页链路故障处理示例链路故障处理示例qPort3的配置消息生存期也超的配置消息生存期也超时了，了，则抛弃抛弃该配置信息，配置信息，重新重新进行生成行生成树计算，算，选择Port2为新的根端口，新的根端口，该网网桥的配置信息的配置信息变为（23,19,50）port1port2port3port4BridgeID=5032，0，3223，18，2023，14，8023，14，70RootDesignate23，19，50DesignateRoot第第18页页临时环路的问题临时环路的问题q当拓扑当拓扑结构构发生生变化，新的配置消息要化，新的配置消息要经过一一定的定的时延才能延才能传播到整个网播到整个网络，在所有网，在所有网桥收收到到这个个变化的消息之前：

化的消息之前：

v若旧拓扑中处于转发状态的端口还没发现自己应该在新的拓扑中停止转发，则可能存在临时的环路v若旧的拓扑结构中阻塞的端口还没有发现自己应该在新的拓扑结构中开始转发，则可能造成网络暂时失去连通性第第19页页如何避免临时环路问题如何避免临时环路问题q端口由阻塞状端口由阻塞状态进入入转发状状态时，要，要经过一定一定时间的延的延时，这个个时间起起码是配置消息是配置消息传播到播到整个网整个网络所需最大所需最大时间的两倍的两倍qForwardDelay：

配置消息：

配置消息传播到整个网播到整个网络的的最大最大时延延v设计中间状态，处于中间状态的端口只是学习站点的地址信息，但不转发数据；v端口从阻塞状态经过ForwardDelay的延时后进入中间状态；v再经过ForwardDelay的延时后才能进入转发状态。

第第20页页端口状态端口状态端口状态端口状态端口能力端口能力Disabled不收发任何报文不收发任何报文Blocking不接收或转发数据，接收但不发送不接收或转发数据，接收但不发送BPDU，不进行地址学习，不进行地址学习Listening不接收或不接收或转发数据，接收并数据，接收并发送送BPDU，不进行地址学习不进行地址学习Learning不接收或转发数据，接收并发送不接收或转发数据，接收并发送BPDU，开始地址学习开始地址学习Forwarding接收并转发数据，接收并发送接收并转发数据，接收并发送BPDU，进，进行地址学习行地址学习第第21页页端口状态迁移端口状态迁移

（1）端口端口enabled

（2）端口端口disabled（3）端口被端口被选为根端口或指定端口根端口或指定端口DisabledListeningBlockingLearningForwarding（4）端口被选为备用端口（阻塞）端口被选为备用端口（阻塞）（5）ForwardDelay延时延时

（1）

（2）（5）（1，2）（4）（5）（1，2）（3）（4）（4）（1，2）（1，2）第第22页页MAC地址信息的生存期地址信息的生存期q拓扑改拓扑改变时仍然存在的仍然存在的问题v拓扑结构改变会使站点在生成树中的相对位置发生移动，那么网桥原来学习到的MAC地址信息就可能变得不正确q在生成在生成树协议中地址有两个生存期：

中地址有两个生存期：

v拓扑稳定的时候用较长的生存期v拓扑改变的时候用较短的生存期q网网络拓扑拓扑发生改生改变的的时候，并不是所有的网候，并不是所有的网桥能能够发现这一一变化，所以需要把拓扑改化，所以需要把拓扑改变的信的信息通知到整个网息通知到整个网络。

第第23页页拓扑改变消息的传播拓扑改变消息的传播1234455拓扑改变通知消息拓扑改变应答消息拓扑改变消息SW1SW2SW3Root第第24页页STP回顾回顾qSTP工作原理工作原理q配置消息（配置消息（BPDU）的）的报文格式文格式q配置消息（配置消息（BPDU）的）的处理理q各种端口状各种端口状态之之间的的转换第第25页页提纲提纲q生成生成树协议综述述qSTP协议概述概述qRSTP协议概述概述qMSTP协议概述概述q生成生成树在在实际工程中的工程中的应用用第第26页页STP的不足的不足q端口从阻塞状端口从阻塞状态进入入转发状状态必必须经历两倍的两倍的ForwardDelay时间，所以网，所以网络拓扑拓扑结构改构改变之后需要至少两倍的之后需要至少两倍的ForwardDelay时间，才，才能恢复能恢复连通性通性q如果网如果网络中的拓扑中的拓扑结构构变化化频繁，网繁，网络会会频繁繁的失去的失去连通性，通性，这样用用户将无法忍受。

将无法忍受。

第第27页页RSTP协议概述协议概述qRSTP（快速生成（快速生成树协议）是从）是