根桥的选举（树根）#

①比较根路径开销#

（从根桥到交换机）

1. 根路径开销低的为根端口

2. 从 根桥 出发到 交换机的端口 进去才是端口的 根路径开销

这里 LSW4 为根桥

LSW1的GE0/0/4的 根路径开销 是2万

LSW1的GE0/0/1的 根路径开销 是4万

路径开销#

上图这样的端口的 路径开销 设置特别容易弄混

所以建议两端的端口的路径开销一致

②比较上行设备BID#

• BID = 优先级 + MAC地址

  （优先级默认等于32768 ,范围0-65535 ,步长是4096）

比如LSW8是根网桥（树根）

• 则LSW6到根网桥的根路径开销（①）相同,我们就要比较②了

• 上行设备BID

  其实就是与端口连接的设备,比较他们的BID

③比较上行设备PID#

• PID = 端口优先级 + 端口标识

  端口优先级 默认等于 128 ,端口优先级的范围0-240,步长为 16

• 端口标识 是e0/0/1之类的号码（e0/0/1比e0/0/2的端口标识小）

1. 先比较 端口优先级 ,低的入选

2. 若端口优先级相同再比较 端口标识 ,低的入选

LSW10是根网桥,那么 E0/0/1 和 E0/0/2 哪个是根端口呢？？

1. 很显然,①路径开销和②对应端口的上行设备的BID都相同

2. 则需要比较 与之对应端口 (上行设备）的PID（端口ID）

   一般端口的优先级是相同的,只要比较端口标识就行了

   看的是 LSW10 端口的PID

则在 LSW9 中 E0/0/1 为根端口

④比较自己的PID#

这个的①②③都是一样的,所以只有比较自己端口的PID

基础命令#

1
<Huawei>
2
<Huawei>sys
3
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
4
[Huawei]sys SW1
5

6
1.生成树的类型
7
[SW1]stp mode ?
8
  mstp  Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP) mode
9
  rstp  Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) mode
10
  stp   Spanning Tree Protocol (STP) mode
11
# 生成树的类型,我们后面的实验都是以stp为准
12
# 所以我们需要手动修改为stp
13
[SW1]stp mode stp
14
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
15
'一定要强制修改为STP模式'
16

17
2.手动指定根桥优先级
18
[SW1]stp root ?
19
  primary    Primary root switch  #primary是主根桥
20
  secondary  Secondary root switch  #secondary是副根桥
21
'也可以直接修改优先级为多少   stp priority 4096'
22
stp root primary   根网桥（前面两个字节优先级就为0）
23
stp root  secondary  副网桥 （前面两个字节优先级就为4096）
24

25
3.显示stp的整体运行状态
26
[SW1]dis stp
27
-------[CIST Global Info][Mode STP]-------
28
CIST Bridge     :32768.4c1f-cc29-1345
29
'这个就是根桥的BID'
30
Config Times    :Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
31
Active Times    :Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20
32
...............
33

34
4.查看端口的角色
35
[LSW4]dis stp bri
36
MSTID  Port         Role  STP State     Protection
37
0    Ethernet0/0/1  ALTE  DISCARDING      NONE
38
'ALTE备份端口'
39
0    Ethernet0/0/3  ALTE  DISCARDING      NONE
40
0    Ethernet0/0/9  DESI  FORWARDING      NONE
41
'DESI指定端口'
42
0    G...rnet0/0/1  ALTE  DISCARDING      NONE
43
0    G...rnet0/0/2  ROOT  FORWARDING      NONE
44
'ROOT根端口'

• 相同的实验,不同的根桥 ,不同的端口

综合实验#

关闭生成树协议,体验mac地址表的震荡！

1
<Huawei>sys
2
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
3
[Huawei]sys SW1
4
[SW1]stp disable
5
Warning: The global STP state will be changed. Continue? [Y/N]Y
6
# 输入Y确定！
7
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
8
'SW2,和SW3类似,三台设备都要进行关闭生成树协议'
9
# 别忘记配PC机的IP地址和子网掩码
10
# 接着测试PC1和PC2的连通性！
11
PC>ping 10.0.0.2
12
Ping 10.0.0.2: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
13
Request timeout!
14
......
15
Request timeout!
16
'自然是ping不通的,请求超时'
17
# 我们来进行抓包看一下

现象：广播风暴,一直再问mac地址

1
# 我们也来看一下,SW3的mac地址表（ dis mac-address ）
2
5489-985c-6841  #他就是PC1的mac地址
3
5489-98b7-1fed  #他是PC2的mac地址
4
[SW3]dis mac-address
5
MAC address table of slot 0:
6
---------------------
7
5489-985c-6841 1   -  -  GE0/0/1  dynamic   0/-
8
5489-98b7-1fed 1   -  -  GE0/0/2  dynamic   0/-
9
---------------------
10
Total matching items on slot 0 displayed = 2
11
'再来简单查看几次,一直在震荡！！！'
12
'主要变的是接口地址,一直在变化'
13
---------------------
14
5489-985c-6841 1  -  -   GE0/0/2  dynamic   0/-
15
5489-98b7-1fed 1  -  -   GE0/0/4  dynamic   0/-
16
---------------------
17
5489-985c-6841 1  -  -   GE0/0/2  dynamic   0/-
18
5489-98b7-1fed 1  -  -   GE0/0/2  dynamic   0/-
19
---------------------
20
5489-985c-6841 1  -  -   GE0/0/1  dynamic   0/-
21
5489-98b7-1fed 1  -  -   GE0/0/4  dynamic   0/-
22
---------------------
23
'当我们开始stp功能后,一切就都恢复正常了'
24
[SW1]stp enable
25
Warning: The global STP state will be changed. Continue? [Y/N]Y
26
# Y确认
27
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.

• SW1

• SW2

• SW3

• SW4

STP 的3种的计时器#

1. hello时间：端口发送的BPDU报文的时间间隔：默认是 2秒

   1. 转发延迟（forward delay）：

      1. 侦听—学习：15秒

      2. 学习—转发：15秒

      3. 阻塞（接收,但不转发,等待（根网桥）发的BPDU）

         阻塞端口发现等不到根的BPDU（老化时间20秒）,就从阻塞—>监听—>学习—>转发（30秒）

2. 最大老化时间（Max Age)(这个时间可以自己设置）

   一个端口最大的“没有接收BPDU”的时间间隔：20秒

3. STP的最大收敛时间：30秒~50秒

   根交换机故障：STP的收敛时间约50秒 链路故障：STP的收敛时间约30~50秒

STP收敛速度慢：30秒~50秒,导致网络中断时间过长

直接故障#

1. 存在AP端口（阻塞端口）的非根交换机出现RP的直连链路故障时

（图中SW3的RP所在链路故障）在经历阻塞—>监听—>学习—>转发（30秒）,AP 成为新的 RP,故障恢复

❤️RP链路直接故障,不需要等待20秒的老化时间

SW3的 RP 失效,但 AP 收到的一直都是最优的,AP也不用经历老化时间,被选举为新的RP

2. 不存在AP端口的非根交换机出现RP的直连链路故障时

   （图中SW2的RP所在链路故障）

• 该交换机(SW2),连续 20 秒（Max Age） 没有收到更优的 BPDU

  同时 SW3 的 AP端口 也收不到最优BPDU,它也要等待20s的最大老化时间

• SW2以为根网桥挂了,认为自己可以当老大了,会发送以自己为根的BPDU

  同时 SW3 等了20s后,仍未收到根交换机的BPDU,AP端口在经历阻塞—>监听—>学习—>转发（30秒）

  此时 SW3 的 AP(阻塞端口) 变为 DP(指定端口) 同时处理 SW2 自以为是的BPDU

  并转发通过其他路径(SW3的RP端口)传来更优BPDU给SW2

  SW2 收到更优 BPDU 后,会撤销自己“当老大”的想法,重新选举,恢复正确拓扑

这种故障类型恢复需要50s

根交换机故障#

1. 当根桥发生故障时,SWB 和 SWC 都会经历一个20s的老化时间,在此之后仍然没有收到最优的BPDU,则它们会认为根交换机失效,此时会发送以自己为 根交换机 的BPDU

2. 当两台交换机开始交互彼此的BPDU报文时,不管选举的结果如何,一定是一个为 RP,一个为 DP

   都要经历从listening----->learning----->fowarding的状态,经历30s的时间

故这种故障类型恢复需要也需要50s

间接故障#

存在 AP端口 的交换机出现RP的间接故障后

RP的BPDU老化需要20秒,AP成为新的RP需要30秒,50s故障恢复

❤️如果是RP直接故障,不需要等待20秒的老化时间​

不存在AP端口的交换机出现RP的间接故障,这个也同理,需要50s故障恢复

STP端口状态#

1. Disabled(端口没有启用)（就是用shoutdown关闭了） 此状态下端口不转发数据帧,不学习MAC地址表,不参与生成树计算

2. Blocking（阻塞状态) 此状态下端口不转发数据帧,不学习MAC地址表,此状态下端口 只接收并处理BPDU

   处理的是原根桥的BPDU,如果是邻居的BPDU需要老化时间,但是不转发BPDU

3. Listening(侦听状态) 此状态下端口不转发数据帧,不学习MAC地址表, 只参与生成树计算,接收并发送BPDU

4. Learning(学习状态) 此状态下端口 不转发数据帧 ,但是学习MAC地址表,参与计算生成树,接收并发送BPDU

5. Forwarding(转发状态) 此状态下端口正常转发数据帧,学习MAC地址表,参与计算生成树,接收并发送BPDU

RSTP端口状态#

接下来就是 RSTP 的端口状态： 端口状态的重新划分

• 如果不转发用户流量也不学习MAC地址,那么端口状态就是 Discarding 状态
• 如果不转发用户流量但是学习MAC地址,那么端口状态就是 Learning 状态
• 如果既转发用户流量又学习MAC地址,那么端口状态就是 Forwarding 状态

对比表#

端口角色#

以前(STP),RP,DP都是由 AP 来备份的

而现（RSTP）在就不用了；AP备份RP,BP备份DP

根端口/指定端口快速切换

　　　　　　【Alternate-替代】端口---->根端口R故障,直接启用替代端口

　　　　　　【Backup-备份】端口---->指定端口D,直接启用备份端口

边缘端口#

有些特殊情况,我们已经知道这个端口不能连其他交换机了,就把他的BPDU功能给关了,而他又偏偏出现了BPDU​；🙉可能出现了安全隐患

边缘端口【Edge Port】

1. 不再与交换设备连接,只与终端设备直连,这种接口设置为 边缘端口

2. 边缘端口不参与RSTP计算,由Discarding直接进入Forwarding状态

3. 注（如果没有开启保护）：边缘端口接入交换设备收到配置BPDU,丧失边缘端口属性,成为普通STP端口,重新计算生成树,导致网络震荡