STP基础和数据包结构

STP基础

操作流程

通过构造一颗树来消除交换网络中的环路

1. 选举一条根桥
2. 在非根桥中选举一个根接口
3. 选举指定接口
4. 阻塞剩余接口

STP数据包结构

BPDU

1. BPDU Bridge Protocol Data Unit 桥协议数据单元
2. 使用组播，组播的MAC地址为 01-80-C2-00-00-00

图示

BPDU数据包

四个ID

1. PID
   • Protocol Identifier 协议ID
   • 都是Spanning Tree Protocol(0x0000)，不会变
2. PVIID
   • Protocol Version Identifier 协议版本ID
   • STP模式 Spanning Tree(0)
   • RSTP模式 Rapid Spanning Tree (2)
   • MSTP模式 Multiple Spanning Tree(3)
3. RID
   • Root Identifier 根桥ID
4. BID
   • Bridge Identifier 桥ID
5. PID
   • Port Identifier 端口ID

BPDU类型（BPDU Type）

1. 配置类型
   • BPDU Type : Configuration
   • 选举根交换机以及确定每个端口的角色和状态
   • 在初始化过程中，每个桥都会主动发送配置BPDU
   • 网络拓扑稳定之后，只有根交换机主动发送BPDU，其他交换机只有在收到上游传来的配置BPDU，才会发送自己的配置BPDU
   • 发送周期为 Hello Time
   • 老化时间为 Max Age
2. TCN类型
   • BPDU Type : Topology Change Notification(0x80) 拓扑变更通知
   • 下游交换机感知到拓扑发生变化时，给上游交换机发送的拓扑变化通知
   • BPDU Flags : 0x00
   • Topology Change Acknowledgement : No 拓扑变更确认
   • Topology Change : No 拓扑变更

选举时主要参数(用于检测最优配置BPDU)

1. 图表

   参数	备注
   Root Identifier	发送配置BPDU的交换机认为的根交换机的标识
   Root Path Cost	发送此配置BPDU的交换机到达根交换机的最短路径总开销 包含此交换机根端口的开销， 不含此交换机发送此配置BPDU端口的开销
   Bridge Identifier	发送配置BPDU的交换机的标识
   Port Identifier	发送配置BPDU的交换机端口标识

2. BID 桥ID

   • 用于STP中唯一标识一个交换机

   • 由两部分组成

     • 桥优先位：高16位 缺省值是：32768
     • 桥MAC地址：低48位

   • 图示

     

3. PID 端口ID

   • 用于在STP中唯一标识交换机端口的

   • 由两部分组成：

     • 端口优先级：高8位 ， 缺省值为128
     • 端口编号： 低8位 ，只是一个流水号，与端口名称没有关系

   • 图示

     

4. PC 路径开销（Path Cost）

   • 路径开销，衡量交换机路径之间的优劣的，越低越好

   • STP中每条链路都具有开销值

   • 链路开销标准

     

   • 图示

     

5. RPC 根路径开销（Root Path Cost）

   • 确定到达根交换机的最短路径，并生成无环树状网络

   • 到根交换机的所有路径开销之和

   • 图示

     

6. Hello Time 发送周期

   • STP的发送时间间隔
   • 默认为2s

7. Max Age 老化时间

   • STP老化的时间
   • 默认是20s
   • 保持阻塞的时间
   • 20s内没有收到比我BPDU更好的数据帧，我将解除阻塞，开始监听、学习

8. Forward Delay

   • 转发延迟
   • 默认是15秒
   • Listening状态到Learning状态的时间15s

9. Message Age

   • 当前的年龄
   • BPDU报文，每经过一个交换机，Message Age 都会加1
   • 如果Message Age 大于 Max Age , 非根桥会丢弃该配置BPDU