(HCIP)一、STP回顾及RSTP改进

一、STP技术点回顾及RSTP的改进

1、STP技术回顾

1.1、STP的作用是：二层防环、 冗余备份

1.2、STP的端口角色有：DP：指定端口 RP：根端口 AP：阻塞端口（ 逻辑阻塞）

1.3、STP的端口状态：

• 转发状态：转发用户数据及转发报文
• 学习状态：学习mac地址
• 侦听状态（listening）：生成树此时已经根据交换机所接收到的BPDU而判断出了这个端口应该参与数据帧的转发。
• 阻塞状态（blocking）：逻辑上的阻塞、不参与帧转发
• 关闭状态(disabled) ：不运行STP

1.4、简述STP的工作原理

• 在二层网络当中会选择一个根设备（root设备)
• 在每个非根设备上会选择根端口(RP端口)
• 在每个链路上面会选择一个指定端口（DP）
• 阻塞端口在逻辑阻塞数（AP端口）

1.5、端口（RP端口或者DP端口）的竟选规则（值越小越好）

• 比较设备的BID(设备的优先级（4096的倍数）+设备的MAC地址)-----选举出根设备（ROOT设备）

  配置命令 [huawei]stp priority 4096

  查看端口角色状态： [huawei]dis stp brief

• 该设备的该端口到达根设备（ROOT）的销值，开销值越小越好。

  查看端口开销值：[huawei]dis stp interface g0/0/1

  ​ 其中port cost : config=auto /active=2000 这就是开销值

• 比较发送设备的BID

• 比较发送设备的PID（接口优先级默认值是１２８+接口ID）

• 比较自己的PID

2、STP技术的不足点

• ​ 二层网终运行stp后整个网络的收敛时间致少30S
• ​ 交换机有AP端口，RP端口down掉场景需要30S才能收敛完成
• ​ 交换机上没有AP端口，RP端口down掉场景需要50S才能收敛完成
• ​ 运行STP的交换机连接用户终端场景,终端设备想要上网，需要30S等待时间
• STP的拓扑变更机制比较繁琐
• 端口角色（AP端口定义不是特别明确）和端口状态（有些端口状态作用是重复的）

3、RSTP对STP的改进

3.1、报文格式的改进：RSTP充分利用了RSTP BPDU报文里面的flag字段

3.2、端口角色增加和端口状态的减少

• ​ 增加：BP端口 backup port作用：阻塞用户数据，BP端口是DP端口的备份
• ​ 减少：把STP协议当中的前面三种状态合为一种状态，就是discarding状态

3.3、P/A机制

​ 报文格式的改进 RSTP充分利用了RST BPDU报文里面的flag字段

​ 作用：其目的是使一个指定的端口尽快进入Forwarding状态

​ 产生条件：1、点到点的全双工， 2、两端口之间是RP和DP之间

​ P/A机制的原理:

​ 两台交换机SW1和SW2之间连接，由于SW1的BID是4096，SW2的BID是8192，因为SW1会主动向SW2发 送P位置的BPDU报文（此时的SW1的情况Discarding端口角色是DP）当SW2收到之后同步变量（阻塞除边缘端口外的其他端口，防方出现环路）同步好之后 SW2会发送一个A置位的BPDU报文给SW1（SW2的情况Forwarding端口）当SW1收到A置位的BPDU报文，端口立即进入Forwarding

二、STP技术的不足点（详细介绍）

问题一、stp从初始状态到完全收敛至少需要经过30s

问题二、交换机有AP端口，RP端口down掉场景

问题三、交换机无AP端口，RP端口down掉场景

​ SWB与SWA的直连链路down掉，则SWC的AP端口切换成DP端口并进入转发状态大约需要50s

​ 小结：

• ​ 如果该AP端口可以收到BPUD的话，收敛时间是30S

• ​ 如果该AP端口不可以收到BPDU的话，收剑时间是50%

问题四、运行STP的交换机连接用户终端场景

​ 交换机连接终端的链路进入转发需要经过30s

问题五、STP的拓扑变更机制

​ 先由变更点朝根桥方向发送TCN消息，收到该消息的上游交换机就会回复TCA消息进行确认最后TCN消息到达根桥后，再由根桥发送TC消息通知设备删除桥 MAC地址表项，机制复杂，效率低下。

问题六、端口角色

问题七：端口状态

三、RSTP对STP的改进(详细介绍）

1、端口角色及端口状态

​ RSTP定义了两种新的端口角色：备份端口(Backup Port)和预备端口（Alternate Port)

•   backup 端口作为指定端口的备份，提供了另外一条从根桥 到非根桥 的备份链路
  

•   Alternate端口作为根端口中的备份端口，提供了从指定桥到根桥 的另一条备份路径
  

小结：
-RP端口的备份端口就是AP端口
-DP端口的备份端口就是BP端口

实验如下：

问题1：为什么SW3的g0/0/5成为BP端口?而不是g0/0/4

1)、开启三个交换机的rstp功能

[LSW1]stp mode rstp
[LSW2]stp mode rstp
[LSW3]stp mode rstp

2)、根据上拓扑图修改stp优先级

[LSW1]stp priority 4096
[LSW2]stp priority 8192
[LSW3]stp priority 32768

3)、查看交换机SLW3各端口stp角色

 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
   0    GigabitEthernet0/0/2        ROOT  FORWARDING      NONE
   0    GigabitEthernet0/0/3        ALTE  DISCARDING      NONE
   0    GigabitEthernet0/0/4        DESI  FORWARDING      NONE
   0    GigabitEthernet0/0/5        BACK  DISCARDING      NONE

从SLW3交换机stp端口角色看到g0/0/5为BP端口，g0/0/4为DP端口

答：根据端口PID优先级竟选规则进行的，因为g0/0/5的接口PID比g0/0/4接口的PID大（越小越优先)

问题2：怎样让SLW3的g0/0/5成为DP端口呢

答：修改g0/0/5的PID优先级

[LSW3]int g0/0/5
[LSW3-GigabitEthernet0/0/5]stp instance 0 port priority 32
[LSW3]dis stp brief 
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
   0    GigabitEthernet0/0/2        ROOT  FORWARDING      NONE
   0    GigabitEthernet0/0/3        ALTE  DISCARDING      NONE
   0    GigabitEthernet0/0/4        BACK  DISCARDING      NONE
   0    GigabitEthernet0/0/5        DESI  FORWARDING      NONE

2、RSTP的状态规范把原来的5种状态缩减为3种

小结：

• Discarding：不转发用户流量 也不学习MAC地址表项
• Learning：不转发用户流量 学习我们MAC地址表项
• Forwarding：转发用户流量和转发BPDU报文

3、P/A机制

​ Proposal(提议)/Agreement(同意)机制，其目的是使一个指定端口尽快进入Forwarding状态 P/A进程中任何帧转发都将被阻止

​ P/A机制要求两台交换机设备之间链路必须是点对点的全双工模式。一旦P/A协商不成功。指定端口的选择就需要等待两个Forward Delay，协商过程与STP一样。特点：由于有来回确认机制和同步变量机制，就无需依靠计时器来保障无环。

​ 事实上对于STP，指定端口的选择可以很快完成，主要的速度瓶颈在于：为了避免环路，必须等待足够长的时间，使全网的端口状态全部确认，也就是说必须要等待至少两个Forward Delay ，所有端口才能进行转发。

P/A机制条件：

1、P/A机制要求两台交换机设备之间链路必须是点对点的全双工模式

2、两设备之间必须是DP和RP接口

小结：

​ 两台交换机SW1和SW2之间连接，由于SW1的BID是4096，SW2的BID是8192，因为SW1会主动向SW2发送P位置的BPDU报文（此时的SW1的情况Discarding端口角色是DP）当SW2收到之后同步变量（阻塞除边缘端口外的其他端口，防方出现环路）同步好之后 SW2会发送一个A置位的BPDU报文给SW1（SW2的情况Forwarding端口）当SW1收到A置位的BPDU报文，端口立即进入Forwarding

​ 根端口快速切换机制