- 企业内网结构
生成树协议—STP(802.1D)
- 树根设备到每台设备仅存在一条最佳路径;
- 逻辑上阻塞部分接口;
- 当最佳路径故障,阻塞接口就会打开,恢复通信。
交换机沟通使用数据帧——BPDU(桥协议数据单元),它是跨层到二层封装。BPDU数据帧默认不存在任何一个vlan,故存在vlan的设备上,该数据基于本征vlan存在。
2.1 3类BPDU
总结 1. 根网桥——配置BPDU——包含拓扑信息
2. 网络结构发生变化:A 非根网桥的阻塞端口断开——TCN——不包含拓扑信息,不会使网络重新收敛。
B 非根网桥的根端口断开——次优BPDU(配置BPDU,不属于根网桥的)
2.2 802.1D算法,角色选举
2.3 802.1D 端口状态
端口状态 |
接口指示灯 |
时间 |
工作过程 |
down |
未亮 |
- |
接口没有工作 |
listen |
橙色 |
15s |
每台交换机发送BPDU,进行选举各种角色 |
block |
橙色 |
- |
非指定端口在侦听完成后就进入 |
learn |
橙色 |
15s |
除了非指定接口,其他接口学习mac地址,生成cam表 |
forward |
绿色 |
- |
根端口,指定端口在学习状态完成后,进行转发数据。 |
2.4 802.1D 算法的收敛时间
802.1D算法的缺点:收敛速度慢;链路利用率低(正常情况下,备份链路始终不工作)
- PVST(CISCO私有)
PVST——基于vlan的生成树——一个vlan一棵树,每棵树都是独立的,依然使用802.1D算法收敛。
不同vlan的网桥优先级=网桥自身的优先级+vlan id,网桥自身的优先级,可以进行人为
地修改。
切记:一台设备加入某棵vlan的树,前提是该交换机存在该vlan;该交换机存在该vlan
的活动接口或者存在trunk干道;
缺点:私有性,兼容性差;树多较难管理 ;收敛慢 ;trunk干道仅支持ISL封装。
- PVST+
对PVST进行升级——兼容了trunk干道802.1q封装技术;可以做部分的加速优化。
4.1部分加速
类型 |
应用场景 |
工作过程 |
端口加速 |
连接pc的接口 |
跨过生成树选举,直接进入转发状态 |
上行链路加速 |
仅用于接入层设备 |
若该设备满足直连检测条件,那么将阻塞端口直接变为根端口,进入转发状态。全局配置模式下spanning-tree uplinkfast
|
骨干加速 |
所有交换机 |
若一个阻塞端口收到次优BPDU时,将20s hold time+30s收敛,开启骨干 加速后;省略20s的hold time |
优点:提高链路利用率;支持trunk干道dot1q技术;部分加速。
缺点:树多难管理;加速不彻底。
- RSTP/RPVST与802.1W
区别与联系 类型 |
RSTP/RPVST |
802.1W |
不同点 |
每个vlan有一个独立的树 |
所有vlan共用一个树 |
相同点 |
快速收敛1-2s完成收敛,提速的 原理一致 |
快速的原理:
- 取消了计时器,而是在一个状态工作完成后,直接进入下一状态;
- 分段式同步,两台设备间逐级收敛;使用请求和同一标记;依赖标记位的第1和第6位
- BPDU的保活为6s;hello time 2s;
4、将端口加速(边缘接口)、上行链路加速、骨干加速集成了。
5、兼容802.1d和PVST,但802.1d和PVST没有使用标记位中的第1-6位,故不能快速收敛;因此如果网络中有一台设备不支持快速收敛,那么其他开启快速收敛的设备也不能快速;
6、当tcn消息出现时,不需要等待根网桥的BPDU,就可以刷新本地的cam表;
状态变化:将阻塞状态和侦听状态合为丢弃状态
角色变化:将非指定端口——替代接口; 阻塞端口——备份接口
启动快速生成树,所有交换机全部需启动;
sw1(config)#spanning-tree mode rapid-pvst
切记:
默认接口为半双工(10M)时,接口类型为共享;全双工时为点到点;
共享型接口依然运行慢速生成;只有点到点接口可以快速;
故建议将共享型接口修改为点到点型
sw1(config)#interface range ethernet 0/0 -1
sw1(config-if-range)#spanning-tree link-type point-to-point