STP生成树协议

STP生成树协议STP（SpanningTreeProtocol）是生成树协议的英文缩写。该协议可应用于环路网络，通过一定的算法实现路径冗余，同时将环路网络修剪成无环路的树型网络，从而避免报文在环路网络中的增生和无限循环。STP的基本原理是，通过在交换机之间传递一种特殊的协议报文（在IEEE802.1D中这种协议报文被称为“配置消息”）来确定网络的拓扑结构。配置消息中包含了足够的信息来保证交换机完成生成树计算。生成树协议STP/RSTP1.技术原理：STP的基本思想就是生成“一棵树”，树的根是一个称为根桥的交换机，根据设置不同，不同的交换机会被选为根桥，但任意时刻只能有一个根桥。由根桥开始，逐级形成一棵树，根桥定时发送配置报文，非根桥接收配置报文并转发，如果某台交换机能够从两个以上的端口接收到配置报文，则说明从该交换机到根有不止一条路径，便构成了循环回路，此时交换机根据端口的配置选出一个端口并把其他的端口阻塞，消除循环。当某个端口长时间不能接收到配置报文的时候，交换机认为端口的配置超时，网络拓扑可能已经改变，此时重新计算网络拓扑，重新生成一棵树。2.功能介绍：生成树协议最主要的应用是为了避免局域网中的网络环回，解决成环以太网网络的“广播风暴”问题，从某种意义上说是一种网络保护技术，可以消除由于失误或者意外带来的循环连接。STP也提供了为网络提供备份连接的可能，可与SDH保护配合构成以太环网的双重保护。新型以太单板支持符合ITU-T802.1d标准的生成树协议STP及802.1w规定的快速生成树协议RSTP，收敛速度可达到1s。但是，由于协议机制本身的局限，STP保护速度慢（即使是1s的收敛速度也无法满足电信级的要求），如果在城域网内部运用STP技术，用户网络的动荡会引起运营商网络的动荡。目前在MSTP组成环网中，由于SDH保护倒换时间比STP协议收敛时间快的多，系统采用依然是SDHMS-SPRING或SNCP，一般倒换时间在50ms以内。但测试时部分以太网业务的倒换时间为0或小于几个毫秒，原因是内部具有较大缓存。SDH保护倒换动作对MAC层是不可见的。这两个层次的保护可以协调工作，设置一定的“拖延时间”（hold-off），一般不会出现多次倒换问题。生成树算法生成树协议运行生成树算法（STA）。生成树算法很复杂，但是其过程可以归纳为一下三个部分。（1）选择根网桥（2）选项根端口（3）选择指定端口选择根网桥的依据是交换机的网桥优先级，网桥优先级是用来衡量网桥在生成树算法中优先级的十进制数，取值范围是0～65535.默认值是32768，网桥ID是由网桥优先级和网桥MAC地址组成的。共有8个字节。选择根端口的依据是（1）到跟网桥的最低路径成本。根路径成本是两个网桥间的路径上所有链路的成本之和，也就是某个网桥到达根网桥的中间所有链路的路径成本之和，一条链路的带宽越大，他的传输成本就越低。（2）直连的网桥ID最小（3）端口ID最小选择指定端口的依据是：（1）根路径成本较低（2）所在的交换机网桥ID值最小（3）端口ID值最小STP生成树协议一、STP概述STP（生成树协议）是一个二层管理协议。在一个扩展的局域网中参与STP的所有交换机之间通过交换桥协议数据单元BPDU（BridgeProtocolDataUnit）来实现；为稳定的生成树拓扑结构选择一个根桥；为每个交换网段选择一台指定交换机；将冗余路径上的交换机置为Blocking，来消除网络中的环路。IEEE802.1d是最早关于STP的标准，它提供了网络的动态冗余切换机制。STP使您能在网络设计中部署备份线路，并且保证：在主线路正常工作时，备份线路是关闭的。当主线路出现故障时自动使能备份线路，切换数据流。RSTP（RapidSpanningTreeProtocol）是STP的扩展，其主要特点是增加了端口状态快速切换的机制，能够实现网络拓扑的快速转换。1.1设置STP模式使用命令configspanning-treemode可以设置STP模式为802.1dSTP或者802.1wRSTP。1.2配置STP交换机中默认存在一个defaultSTP域。多域STP是扩展的802.1d，它允许在同一台交换设备上同时存在多个STP域，各个STP域都按照802.1d运行，各域之间互不影响。它提供了一种能够更为灵活和稳定网络环境，基本实现在VLAN中计算生成树。1.2.1创建或删除STP利用命令createstpd和deletestpd可以创建或删除STP。缺省的defaultSTP域不能手工创建和删除。1.2.2使能或关闭STP交换机中STP缺省状态是关闭的。利用命令configstpd可以使能或关闭STP。1.2.3使能或关闭指定STP的端口交换机中所有端口默认都是参与STP计算的。使用命令configstpdport可以使能或关闭指定的STP端口。1.2.4配置STP的参数运行某个指定STP的STP协议后，可以根据具体的网络结构调整该STP的一些参数。交换机中可以调整以下的STP协议参数：BridgePriorityHelloTimeForwardDelayMaxAge另外每个端口上可以调整以下参数：PathCostPortPriority表1-1配置STP参数的常用命令configstpdforwarddelay配置根桥交换机端口状态切换的时间间隔configstpdhellotime配置根桥交换机发送BPDU的时间间隔configstpdmaxage配置BPDU报文老化的最长时间间隔configstpdpriority配置运行STP协议时本交换机的优先级configstpdportcost配置参与STP计算端口的路径开销configstpdportpriority配置参与STP计算的端口的优先级1.2.5显示STP状态利用命令showstpd可以查看STP的状态，包括：BridgeIDRootBridgeIDSTP的各种配置的参数利用命令showstpdport可以显示端口的STP状态，包括：端口状态Designatedport端口的各种配置参数一ＶＬＡＮ与生成树在缺省的ＣＩＳＣＯＳＴＰ模式中，每个ＶＬＡＮ定义一个ＳＴＰ．ＩＥＥＥ８０２．１Ｑ标准是在整个交换ＶＬＡＮ网络中使用一个ＳＴＰ，但并不排除在每个ＶＬＡＮ中实现ＳＴＰ．１ＶＬＡＮ与生成树的关系＞ＩＥＥＥ通用生成树（ＣＳＴ）＞ＣＩＳＣＯＰＥＲＶＬＡＮ生成树（ＰＶＳＴ）＞带ＣＳＴ的ＣＩＳＣＯＰＥＲＶＬＡＮ生成树（ＰＶＳＴ＋）ＣＳＴ是ＩＥＥＥ解决运行虚拟局域网ＶＬＡＮ生成树的方法．ＣＳＴ定义，整个第２层交换网络所有实现了的ＶＬＡＮ，仅使用一个生成树实例．这个生成树实例运行在整个交换局域网上．ＰＶＳＴ是解决在虚拟局域网上处理生成树的ＣＩＳＣＯ特有解决方案．ＰＶＳＴ为每个虚拟局域网运行单独的生成树实例．一般情况下ＰＶＳＴ要求在交换机之间的中继链路上运行ＣＩＳＣＯ的ＩＳＬ．ＰＶＳＴ＋是ＣＩＳＣＯ解决在虚拟局域网上处理生成树问题的另一个方案．ＰＶＳＴ＋允许ＣＳＴ信息传给ＰＶＳＴ，以便与其他厂商在ＶＬＡＮ上运行生成树的实现方法进行操作．２按ＶＬＡＮ生成树（ＰＶＳＴ）为每个ＶＬＡＮ建立一个独立的生成树实例（ＰＶＳＴ）．生成树算法计算整个交换型网络的最佳无环路径．ＰＶＳＴ的优点：＞生成树拓扑结构的总体规模减少．＞改进了生成树的扩展性，并减少了收敛时间．＞提供更快的收敛恢复能力和更高的可靠性．ＰＶＳＴ的缺点：＞为了维护针对每个ＶＬＡＮ而生成的生树，交换机的利用率会更高＞为了支持各个ＶＬＡＮ的ＢＰＤＵ，需要占用更多的ＴＲＵＮＫ链路带宽生成树仅可运行在６４个ＶＬＡＮ上．３公共生成树（ＣＳＴ）ＣＳＴ是ＩＥＥＥ在虚拟局域网上处理生成树的特有方法，这是一种ＶＬＡＮ解决方案，称为单一或者公共生成树．生成树协议运行在ＶＬＡＮ１即缺省的ＶＬＡＮ上．所有的交换机都举出同一个根网桥，并建立与该根网桥的关系．公共生成树不能针对每个ＶＬＡＮ来优化根网桥的位置．公共生成树优点：＞最小数量的ＢＰＤＵ通信，带宽占用少．＞交换机负载保持最小．公共生成树的缺点如下：＞只用一个根网桥，这不能为所有的ＶＬＡＮ做到网桥的优化放置，导致对某些设备来说可能存在次优化路径．＞为包括交换架构中的所有端口，生成树的拓扑结构较大，这就会导致较长的收敛时间和更频繁的重新配置．４增强型的按ＶＬＡＮ生成树（ＰＶＳＴ＋）ＰＶＳＴ＋有以下特征：＞它是ＣＩＳＣＯ发展的，可以与８０２．１Ｑ公共生成树（ＣＳＴ）互操作．＞通过ＩＳＬ中继，ＰＶＳＴ＋与现存的ＣＩＳＣＯ交换机ＰＶＳＴ协议向后兼容，同时，ＰＶＳＴ＋也通过８０２．１Ｑ中继与ＣＳＴ连接互操作．＞如果ＰＶＳＴ区域和ＣＳＴ区域之间要互操作，一定要通过ＰＶＳＴ＋区域．--------------------------------------------------------------------------------二生成树配置生成树配置涉及下面一些任务：＞选举和维护一个根网桥．＞通过配置一些生成树的参数来优化生成树．（如端口优先级端口成本）＞通过配置上行链路来减少生成树的收敛时间．２９５０交换机上生成树的缺省配置：＞ＳＴＰ启用：缺省情况下ＶＬＡＮ１启用＞ＳＴＰ模式：ＰＶＳＴ＋＞交换机优先级：３２７６８＞ＳＴＰ端口优先级：１２８＞ＳＴＰ路径成本：１０００Ｍ：４１００Ｍ：１９１０Ｍ：１００＞ＳＴＰＶＬＡＮ端口成本：（同上）＞ＳＴＰ计时器：ＨＥＬＬＯ时间：２秒转发延迟：１５秒最大老化时间：２０秒１启用生成树：switch(config)#spanning-treevlanvlan-list步骤：switch＃configtswitch(config)#spanning-treevlan10switch(config)#endswitch#showspanning-treesummary/detailsummary摘要detail详细BridgeIdentifierhaspriority8912,address0006.eb06.1741(本地交换机网桥ＩＤ）desigatedroothaspriority8912,address0006.eb06.1741(根网桥ＩＤ）designatedportis7,pathcost0(路径成本）times:hold1,topologychange35,notification2hello2,maxage20,forwarddelay15（根计时器）２人为建立根网桥在生成树网络中，最重要的事情就是决定根网桥的位置．可以让交换机自己根据一定的原则来选择根网桥以及备份或从（secondary）根网桥，也可使用命令人为指定根网桥．ＰＳ：不要将接入层的交换机配置为根网桥．ＳＴＰ根网桥通常是汇聚层或者核心层的交换机．通过命令直接建立根网桥：spanning-treevlanvlan-idrootprimary(网桥优先级被置为24576)步骤：switch＃configterminalswitch(config)#spanning-treevlanvlan-idrootprimarydianmeternet-diameterhello-timesec为ＶＬＡＮ配置根网桥、网络半径以及ＨＥＬＬＯ间隔ＲＯＯＴ关键字：指定这台交换机为根网桥diameternetdianmeter：该关键字指定在末端口主机任意两点之间的网段的最大数量．net-diameter的值是２－７．这个直径应该从根网桥开始计算，根网桥是１switch(config)#endswitch#showspanning-treevlanvlan-iddetail让交换机返回缺省的配置，可以使用如下命令：nospanstreevlanvlan-idroot２＞修改网桥的优先级别：多数情况下做如下配置：spanning-treevlanvlan-idrootprimary（主ＲＯＯＴ网桥优先级被置为24576）spanning-treevlanvlan-idrootseco