MPNE培训-生成树协议原理及配置.ppt

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讲师介绍生成树产生的背景生成树产生的背景STP、RSTP协议原理协议原理MSTP协议原理协议原理生成树配置和排错生成树配置和排错交换机二层转发基本原理交换机二层转发基本原理环路的产生和影响环路的产生和影响解决方案解决方案生成树协议生成树协议STP课程内容课程内容交换机二层转发基本原理交换机二层转发基本原理l接收接收从收到的数据帧自动学习源从收到的数据帧自动学习源MAC，加入地址表，加入地址表l转发转发根据目的根据目的MAC查地址表，从对应端口发出查地址表，从对应端口发出port1port2PC1PC20000.0000.00010000.0000.0002port1：

0000.0000.0001port2：

0000.0000.0002MACaddresstableToPC1ToPC1PC1PC2连接存在环路时发送以下数据帧产生循环连接存在环路时发送以下数据帧产生循环目的目的MAC为广播地址为广播地址目的目的MAC为组播地址为组播地址目的目的MAC不匹配地址表不匹配地址表环路的产生和影响环路的产生和影响指定根节点指定根节点如何解决？

如何解决？

冗余链路冗余链路阻塞端口阻塞端口主链路主链路主链路中断主链路中断激活端口激活端口解决方案解决方案生成树协议生成树协议STP（spanningtreeprotocol）STP（SpanningTreeProtocol）是生成树协是生成树协议的英文缩写。

由议的英文缩写。

由IEEE802.1D标准给出定义标准给出定义目的：

协商一条到根交换机的无环路径来避目的：

协商一条到根交换机的无环路径来避免和消除网络中的环路。

免和消除网络中的环路。

实现方案：

运行一定的算法，判断网络中存实现方案：

运行一定的算法，判断网络中存在环路的地方并阻断冗余链路，将环路网络在环路的地方并阻断冗余链路，将环路网络修剪成无环路的树型网络，从而避免了数据修剪成无环路的树型网络，从而避免了数据帧在环路网络中的增生和无穷循环。

帧在环路网络中的增生和无穷循环。

生成树产生的背景生成树产生的背景STP、RSTP协议原理协议原理MSTP协议原理协议原理生成树配置和排错生成树配置和排错课程内容课程内容桥接协议数据单元（桥接协议数据单元（BPDU）STP算法的过程算法的过程STP存在的问题以及存在的问题以及RSTP的出现的出现BPDU（bridgeprotocoldataunit）交换机都通过交换交换机都通过交换BPDU来获取来获取STP信息。

信息。

交换机之间通过交换交换机之间通过交换BPDU可以实现：

可以实现：

（1）为生成树网络拓扑结构选择一台根交换机；）为生成树网络拓扑结构选择一台根交换机；

（2）为每个交换网段选择一台指定交换机；）为每个交换网段选择一台指定交换机；（3）通过将冗余的交换机端口置于备份状态来消除交）通过将冗余的交换机端口置于备份状态来消除交换网络中的环路。

换网络中的环路。

BPDU帧格式帧格式DMADMA（6byte6bytess）SMASMA（6bytes6bytes）LengthLength（2byt2byteses）LLCLLCHeaderHeader（3by3bytestes）payloadpayloadDMA:

目的目的MAC地址地址是一个固定的组播地址（是一个固定的组播地址（0180.c200.0000），意味着寻址这，意味着寻址这个个LAN上所有网桥（交换机）上所有网桥（交换机）SMA:

源源MAC地址地址即发送者的即发送者的bridgeMAC地址地址Length:

帧长帧长LLCHeader:

固定的链路头，参数值是确定的固定的链路头，参数值是确定的Payload:

BPDU数据，接下来详细说明数据，接下来详细说明BPDU帧帧payload包含内容包含内容字节数字节数字段内容字段内容2ProtocolID1Version=01Messagetype=01Flags8RootID4Rootpathcost8BridgeID2PortID2Messageage2Maxage2Hellotime2ForwarddelayBPDU帧主要字段含义帧主要字段含义RootID：

根交换机的：

根交换机的ID，由根交换机的优先级和，由根交换机的优先级和MAC地址组合而成；地址组合而成；Rootpathcost：

根路径耗费，根路径耗费说明了这个：

根路径耗费，根路径耗费说明了这个BPDU从根交换机传输了多远；从根交换机传输了多远；BridgeID：

指：

指定交换机的定交换机的ID，发送该，发送该BPDU的交换机的交换机的信息，由交换机优先级和交换机的信息，由交换机优先级和交换机MAC地址组成；地址组成；PortID：

指：

指定端口的定端口的ID，由指定端口的优先级和端口，由指定端口的优先级和端口编号组成；编号组成；MessageAge：

BPDU的生存期；的生存期；MaxAge：

BPDU的最大生存期；的最大生存期；HelloTime：

BPDU发送的周期；发送的周期；ForwardDelay：

端口状态迁移的延时。

：

端口状态迁移的延时。

BPDU帧主要字段含义帧主要字段含义交换机优先级的参数由来交换机优先级的参数由来BPDU帧主要字段含义帧主要字段含义BridgeBridgeprioritypriority（4bi4bitsts）ExtendExtendsystemsystemIDID（12bits12bits）MACMAC（6byte6bytess）BridgeID-8bytesPriorityvaluePriorityvalue（十六进制）（十六进制）（十六进制）（十六进制）01.8（default）.FPriorityvaluePriorityvalue（十进制）（十进制）（十进制）（十进制）04096.32768（default）.6144012bit全全0=步进值步进值4096STP算法的过程算法的过程第一步，需要选举出一个根交换机，达第一步，需要选举出一个根交换机，达到全网公认某台交换机是根交换机。

到全网公认某台交换机是根交换机。

RootSTP算法的过程算法的过程选举根交换机

（一）选举根交换机

（一）启动时，所有交换机假定自己就是根交换机，发出的启动时，所有交换机假定自己就是根交换机，发出的BPDU中中RootID=BridgeID。

BridgeID=32768.0000-0000-0001RootID=32768.0000-0000-0001BridgeID=32768.0000-0000-0003RootID=32768.0000-0000-0003BridgeID=32768.0000-0000-0002RootID=32768.0000-0000-0002ABCBPDUBPDUBPDUBPDUBPDUBPDUSTP算法的过程算法的过程选举根交换机

（二）选举根交换机

（二）B和和C收到收到A的的BPDU后，将其中后，将其中RootID与本机与本机RootID比较，由于比较，由于A的值最小，所以的值最小，所以B和和C将将RootID修改为修改为A，ABC的的BPDU的的RootID达成一致，达成一致，A成为唯一根交换机成为唯一根交换机BridgeID=32768.0000-0000-0001RootID=32768.0000-0000-0001BridgeID=32768.0000-0000-0003RootID=32768.0000-0000-0001BridgeID=32768.0000-0000-0002RootID=32768.0000-0000-0001ABCBPDUBPDUBPDUBPDUBPDUBPDUSTP算法的过程算法的过程第二步，每一台非根的交换机必须选择出根端口第二步，每一台非根的交换机必须选择出根端口到根交换机路径耗费最低的端口。

到根交换机路径耗费最低的端口。

ABCRootRootport（RP）Rootport（RP）交换机根路径费用交换机根路径费用路径费用：

和每一个端口相关，它是路径费用：

和每一个端口相关，它是MAC帧通过该端口传送到帧通过该端口传送到LAN的费的费用。

两个标准用。

两个标准802.1D（1998）和）和802.1T（2001）根路径费用：

对任何一个网桥，一定根路径费用：

对任何一个网桥，一定存在一条总费用最低的到达根网桥的存在一条总费用最低的到达根网桥的路径，该路径总的费用为该网桥的路径，该路径总的费用为该网桥的根根路径费用路径费用。

根根端端口口：

网网桥桥所所有有端端口口中中，通通过过某某个个端端口口到到达达根根网网桥桥的的路路径径总总费费用用最最低低，那那么么该该端端口口就就是是该该网网桥桥的的根根端端口口。

如如果果这这样样的的端端口口不不止止一一个个，就就选选择择端端口口标标识识符符最最小小的的那那个个端端口口作作为为该该网网桥桥的的根端口。

根端口。

Root10M100M100M100M100MSTP算法的过程算法的过程交换机根路径费用交换机根路径费用ABCBPDUBPDURootBPDUSTP算法的过程算法的过程选择根端口

（一）选择根端口

（一）根交换机根交换机A发送发送Rootpathcost=0的的BPDU，B从从port1收到后将收到后将port1端口的路端口的路径耗费值与收到的径耗费值与收到的BPDU的的Rootpathcost相加，得到的值作为相加，得到的值作为B发给其它端口发给其它端口BPDU的的Rootpathcost值值Port1Port1Port2Port2Cost=0Cost=0Cost=190+19=19STP算法的过程算法的过程选择根端口

（二）选择根端口

（二）ABCBPDURootBPDUPort1（RP）Port10+19=19Port219+19=38Port2Cost=0Cost=19C交换机两个端口交换机两个端口port1和和port2都收到了都收到了BPDU，各自端口耗费，各自端口耗费+各自收到各自收到BPDU的的cost，哪个端口算出来的值小哪个就是，哪个端口算出来的值小哪个就是RP；若相同则比较端口优先级；若相同则比较端口优先级，小的是，小的是RP；还相同则比较端口号，小的是；还相同则比较端口号，小的是RP。

1938第三步，选择指定端口（第三步，选择指定端口（DesignatedPort），所有物理网段都），所有物理网段都会选出到根交换机最近的端口为指定端口。

会选出到根交换机最近的端口为指定端口。

三个网段将会选三个网段将会选出三个出三个DP。

STP算法的过程算法的过程ABCRoot网段网段1网段网段2网段网段3DPDPDPABCRoot网段网段1网段网段2网段网段3DPDPDP19=19，但，但C的的BridgeID小小STP算法的过程算法的过程选择指定端口选择指定端口若从某端口收到的所有若从某端口收到的所有BPDU里里cost值都比自己从这个端口发出的值都比自己从这个端口发出的BPDUcost值大，即本端口是这个网段值大，即本端口是这个网段BPDU里里cost最小的，那么本端口就是该网段的最小的，那么本端口就是该网段的DP；若最小值有两个以上，则比较；若最小值有两个以上，则比较BridgeID，较小者成为该网段的，较小者成为该网段的DP。

BridgeID=32768.0000-0000-0002BridgeID=32768.0000-0000-0003BPDUBPDUCost=0Cost=0BPDUCost=19BPDUCost=19BPDUCost=19BPDUCost=19019019STP算法的过程算法的过程端口状态端口状态所有所有RP端口和端口和DP端口状态全都置为端口状态全都置为forwarding，具有交换机端，具有交换机端口所有功能；既不是口所有功能；既不是RP也不是也不是DP的端口被称为的端口被称为Non-designatedP