STP与RSTP也不过就这些区别

古城微笑少年丶 2022-09-11 04:22 139阅读 0赞

# STP #

*  生成树STP（Spanning Tree Protocol）可以在提高可靠性的同时又能避免环路带来的各种问题
 *  二层冗余带来的问题：
    
     *  广播风暴
     *  MAC地址震荡

## STP的作用 ##

*  通过阻塞逻辑端口来消除环路，并能够实现链路备份的目的
 *  当可用路径发生故障时，STP可以自动激活备份链路，恢复网络的连通性

## STP操作 ##

1.  选举一个根桥
2.  每个非根交换机选举一个根端口
3.  每个网段选举一个指定端口
4.  阻塞非根、非指定端口

### 选举根桥 ###

*  **根桥**是指Bridge-ID最小的交换机（BID最小的的交换机成为根网桥）
 *  Bridge-ID包括两部分（优先级、MAC地址）
 *  修改优先级`stp priority 4096`(优先级必须是4096的倍数)

### 选举根端口 ###

*  根端口指的是非根网桥到达根网桥路径开销最小的接口
 *  沿着BPDU的流向（BPDU从根桥流向非根桥）累加入栈接口的开销值
 *  接口开销值相同，则比较接口对端所连交换机的BID，BID小的交换机对应的接口为根端口
 *  接口开销相同，对端BID相同，比较对端接口的Port-ID（优先级、接口编号）小的为根端口
 *  上述所有参数都相同，则比较本地接口的Port-ID，小的为根端口

### 选举指定端口 ###

*  在一个网段内到达根网桥路径开销最小的接口
 *  根网桥上所有接口都是根端口
 *  比较接口的根路径开销，根路径开销相同则比较此网段内所连交换机的BID，BID小的交换机的端口为指定端口
 *  在两个交换机之间根据路径开销、对端BID、对端PID和本端的PID比较选举指定端口
    
    没有当选根端口和指定端口的端口会被阻塞

## 端口状态转换 ##

*  **Disabled**：生成树的禁用状态（端口关禁闭）
 *  **Blocking**：可以长期稳定的状态（阻塞）
 *  **Listening**：不稳定状态，只能收发BPDU，不能转发数据，学习MAC，等待15秒，切换状态
 *  **Learning**：不稳定状态，可以学习MAC表，不能转发数据
 *  **Forwarding**：稳定状态

## BPDU ##

*  包含桥ID、路径开销、端口ID、计时器等参数

## STP拓扑变化 ##

*  根桥故障
    
     *  非根桥会在BPDU老化之后开始根桥的重新选举
 *  根桥故障
    
     *  非根桥会在BPDU老化之后开始根桥的重新选举
 *  直连链路故障
    
     *  检测到直连链路物理故障后，会将预备端口转换为根端口
     *  预备端口会在30s后恢复到转发状态
 *  非直连链路故障
    
     *  预备端口恢复到转发状态大约需要50秒

### 拓扑变更导致MAC地址表变化 ###

1.  当交换机检测到网络发生拓扑变化时，交换机会从根端口向外发出TCN BPDU
2.  上游交换机收到TCN BPDU后，会以TCA位被置位的BPDU进行应答
3.  上游交换机收到TCN BPDU后，会进一步从根端口转发该BPDU ，直到TCN BPDU抵达根网桥
4.  根网桥收到TCN BPDU后，会全网泛洪TC位被置位配置BPDU
5.  交换机收到TC位被置位的配置BPDU后，触发生成树的重新计算
6.  同时收到TC BPDU的端口的MAC地址表老化时间缩短至转发延迟

## STP模式 ##

*  STP配置：`stp mode stp`(华为设备默认工作模式为MSTP)
 *  配置路径开销值：接口视图下`stp cost 2000`

# RSTP #

*  传统STP收敛速度慢，至少需要30S
 *  根桥直连链路down掉，BP端口换成DP端口并进入转发状态需要大约50S
 *  交换机连接终端的链路进入转发需要经过30S
 *  机制复杂，效率低下
 *  端口角色

>  *  Disabled、Blocking、Listening都不转发用户流量也不学习MAC地址
>  *  Learning不转发用户流量，但是学习MAC地址表
>  *  Forwarding及转发用户流量又学习MAC地址

## RSTP优点 ##

### 端口角色重新划分 ###

*  在STP原有的根端口和指定端口上新定义了新的端口
 *  Backup Port（BP指定端口的备份）
 *  Alternate Port（AP根端口的备份）

### 端口状态重新划分 ###

*  由原来STP的5种状态缩减为3种状态
 *  STP的Disabled、Blocking、Listening对应RSTP的Discarding状态（不转发用户流量也不学习MAC地址）
 *  STP的Learning、Forwarding在RSTP中不变

## 快速收敛机制 ##

### P/A机制 ###

*  对指定端口（DP）快速进入转发状态生效
 *  DP向下游交换机发出P位被置位的BPDU
 *  下游交换机接收到P位被置位的BPDU后，首先会执行Sync的操作（交换机会阻塞所有处于转发状态的非边缘端口）
 *  然后下游交换机会向上游交换机发送A位被置位的BPDU
 *  上游交换机收到A位被置位的BPDU后，立刻将DP口置为转发状态，无需等待定时器到期

### 根端口快速切换机制 ###

*  当原有的根端口发生故障，且AP口对端连接的DP口处于转发状态，AP口立刻转换为RP口，并进入转发状态

### 次等BPDU处理机制 ###

*  发生故障的交换机以自己为根桥，向外发送P位被置位的BPDU，对端收到后，会将本地最优的BPDU回给故障交换机
 *  发生故障的交换机收到最优的BPDU后，向对端发送A位被置位的BPDU
 *  对端收到A位被置位的BPDU后，立刻将AP口转换为DP口，进入转发状态

## 边缘端口的引入 ##

*  交换机的接口被设置为边缘端口，则改端口不参与生成树的运算，一旦接入，立刻进入转发状态

## 拓扑变更机制的优化 ##

*  判断拓扑变化唯一标准：一个非边缘端口迁移到Forwarding状态
 *  变更点直接产生TC BPDU触发生成树的重新运算，RSTP不再使用TCN BPDU
 *  TC BPDU会直接删除错误的MAC地址表项，不再将MAC地址表项的老化时间降低为转发延迟，进一步提高收敛速度

## BPDU保护 ##

*  边缘端口收到BPDU后，自动将其设置为非边缘端口，重新进行生成树的计算
 *  **BPDU保护**边缘端口配置BPDU保护，边缘端口收到BPDU后，交换机立刻关闭该边缘端口

## 根保护 ##

*  配置了根保护的接口如果收到更优的BPDU，则进入Discarding状态，不再转发该BPDU
 *  一段时间内收不到更优的BPDU，则改端口进入转发状态，保护根桥位置

## TC-BPDU泛洪保护 ##

*  如果交换机短时间收到大量的TC-BPDU，交换机会频繁的执行MAC地址表的删除操作和生成树的重新运算，给设备增加负担
 *  交换机配置了TC-BPDU保护后，交换机只会处理单位时间内人为设置的TC-BPDU的数量，超出部分交换机不处理

## RSTP配置 ##

# 系统视图下
    stp mode rstp  //将交换机的STP类型更改为RSTP
    stp root primary  //设置为根桥
    stp bpdu-protection  //开启BPDU保护功能
    
    # 接口视图下
    stp edged-port enable  //将当前接口设置为边缘端口
    stp root-protection  //在当前接口开启根保护
    
    stp tc-protection  //开启TC-BPDU保护功能
    stp tc-protection threshold 5  //设置单位时间内处理TC-BPDU数量的阀值