生成树协议原理与应用_002.ppt

1、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LAN 1LAN 2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3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-IEEE 802.3d，RSTP-IEEE 802.3W，MSTP-IEEE 802.3S第第4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

2、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.LAN 1LAN 2该链路处于阻塞状态该链路重新被激活第第5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6页页配置消息介绍配置消息介绍q

3、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7页页配置消息格式配置消息格式字节数 域2Protocol id1Version1Message type1Flags8Root id4RootPathCost8Bridge id2Port id2Message age2

4、Maximum time2Hello time2Forward delayDMASMAL/TLLC HeaderPayloadqDMA: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(0 x0180c2000000)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qLLC Header: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8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

5、,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9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R

6、ootID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10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

7、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)port 1 port 2 port 3 port 4BridgeID=5032，0，32 23，18，20 23，14，80

8、23，14，70 BlockingRootDesignateDesignate23，15，5023，15，50第第11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(Message Age达到达到Max Age)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)port 1 port 2 port 3 port 4BridgeID=5032，0，32 23，18，20 23，14，8023，14，70 Bloc

9、kingDesignateDesignate23，15，5023，15，50RootRoot第第12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)port 1 port 2 port 3 port 4BridgeID=5032，0，32 23，18，20 23，14，8023，14，70 RootDesignate23，19，50DesignateRoot第第13页页临时环路的问题临时环

10、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14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

11、的两倍qForward Delay：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Forward Delay的延时后进入中间状态；v再经过Forward Delay的延时后才能进入转发状态。第第15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不接收或转发数据，接收并发送不接收或转发数据，接收并发送BPDU，

12、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16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)Forward Delay延时延时（1）（2）（5）（1，2

13、）（4）（5）（1，2）（3）（4）（4）（1，2）（1，2）第第17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18页页拓扑改变消息的传播拓扑改变消息的传播12

14、34455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19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20页页MSTP简介简介qMSTP是在是在传统的的STP、RSTP 的基的基础上上发展而展而来的新的生成来的新的生成树协议，本身就包含了，本身就包含了RSTP的的快速快速Forwarding 机制。机制。qMSTP是基于是基于实例来例来进行无行无环拓扑拓扑计算，既避算，既避免了免了环路的路的产生，也能生，也能让相同相同vlan 间

15、的通的通讯不不受影响。受影响。第第21页页MSTP相关概念相关概念qinstance:一台交一台交换机的一个或多个机的一个或多个vlan 的集合的集合qMST Region:有着相同有着相同instance 配置的交配置的交换机机组成的域，成的域，这些交些交换机运行独立的生成机运行独立的生成树（IST，internal spanning-tree）qCST（common spanning tree）:不同不同MST region 之之间运行的生成运行的生成树。第第22页页MSTP region的划分的划分qMST 配置名称（配置名称（name）：最）：最长可用可用32 个字个字节长的字符串来的

16、字符串来标识MSTP region。qMST revision number：用一个：用一个16bit 长的修正的修正值来来标识MSTP region。qMST instancevlan 的的对应表：每台交表：每台交换机都机都最多可以新增最多可以新增64 个个instance，instance 0 是是强制制存在的，用存在的，用户还可以按需要分配可以按需要分配1-4094 个个vlan 属于不同的属于不同的instance（064），未分配的），未分配的vlan 缺省就属于缺省就属于instance 0。注：注：instance 0 所所对应的生成的生成树称称为CIST（Common Instance Spanning Tree）第第23页页MSTP region的划分的划分qMSTP BPDU里面包含里面包含MST 配置名称、配置名称、MST revision number、MST instancevlan 的的对应表，如果在一个端口上收到的表，如果在一个端口上收到的BPDU里面里面MST配置信息与本地的一致，那么就可以配置信息与本地的一致，那么就可以认为该端端口上所口上所连接的交接