浅谈生成树

  1. 企业内网结构

                 

生成树协议—STP(802.1D)

  1. 树根设备到每台设备仅存在一条最佳路径;
  2. 逻辑上阻塞部分接口;
  3. 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)

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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:

  1. 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;
  2. 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
  3. 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

 

   

      

     

 

 

 

 

   

    

 

 

 

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