• STP是一个二层协议，使用一种特殊的目的的算法用来发现网络 是一个二层协议， 是一个二层协议 中的物理环路并产生一个逻辑上无环的拓扑

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课程内容
第一章 生成树产生的背景 第二章 STP、RSTP协议原理 STP、RSTP协议原理 第三章 MSTP协议原理 MSTP协议原理 第四章 生成树配置及案例

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RSTP与STP端口状态对比 与 端口状态对比
STP端口状态 端口状态 禁用 阻塞 侦听 学习 转发 RSTP端口状态 端口状态 丢弃 丢弃 丢弃 学习 转发
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该端口是否包含 在活动拓扑中？ 在活动拓扑中？ 否 否 否 否 是
该端口是否学习 MAC地址？ 地址？ 地址 否 否 否 是 是

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STP算法基本原理 算法基本原理
网桥之间通过互相传递BPDU交互信息 交互信息 网桥之间通过互相传递 根据BPDU提供的信息，通过下列措施避免环路 提供的信息， 根据 提供的信息
• 从参加计算的所有网桥中，选出一个作为根桥 从参加计算的所有网桥中， • 为每个非根网桥选择一个根端口，该端口到根桥的路径是此网桥 为每个非根网桥选择一个根端口， 到根桥的最佳路径 • 为每个物理段选出离根桥最近的那个网桥作为指定网桥，该指定 为每个物理段选出离根桥最近的那个网桥作为指定网桥， 网桥到该物理段的端口作为指定端口， 网桥到该物理段的端口作为指定端口，负责所在物理段上的数据 转发 • 既不是指定端口也不是根端口的端口置于阻塞状态
•
L/T:帧长 帧长 LLC Header:配置消息固定的链路头 配置消息固定的链路头 Payload:BPDU数据 数据

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BPDU交互过程 交互过程
当一个网桥第一次被激活时，其上所有端口每隔 秒 当一个网桥第一次被激活时，其上所有端口每隔2秒（默认 Hello Time）发送一次 ）发送一次BPDU 网桥将各个端口收到的BPDU和自己的 和自己的BPDU做比较，得出优 做比较， 网桥将各个端口收到的 和自己的 做比较 先级最高的BPDU 先级最高的 网桥用优先级最高的BPDU更新本身的 更新本身的BPDU，完成以下主要 网桥用优先级最高的 更新本身的 ， 工作： 工作：
值 域
协议ID 协议ID 协议版本 BPDU类型 BPDU类型 标志位 根桥ID 根桥ID 根路径开销 指定桥ID 指定桥ID 指定端口ID 指定端口ID Message Age Max Age Hello Time Forward Delay
占用字节
2 1 1 1 8 4 8 2 2 2 2 2
SMA:源MAC地址 源 地址

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RSTP和STP的区别 和 的பைடு நூலகம்别
协议版本不同
• 0 vs 2
端口状态转换方式不同
• 5种 vs 3种 种 种
配置消息报文格式不同 拓扑改变消息的传播方式不同

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课程内容
第一章 生成树产生的背景 第二章 STP、RSTP协议原理 STP、RSTP协议原理 第三章 MSTP协议原理 MSTP协议原理 第四章 生成树配置及案例

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STP状态机 状态机
禁 用
（1，6） （2） （2）
监听
（3） （4） （1） （2） （4） （5） （5） （2）
阻塞
（4）
学习
转发
（2） 1）端口启用或初始化 4）端口被选为非指定端口 （6） 3）端口被选为根端口或指定端口 6）PortFast
DCNDCN-TS06 生成树协议原理和配置
Version 1.0
神州数码客服中心
内部资料，未经授权严禁外传
学习目标
学习完本课程，您应该能够： 学习完本课程，您应该能够：
• • • • 了解STP产生的背景 了解STP产生的背景 掌握STP、RSTP、MSTP的工作原理 掌握STP、RSTP、MSTP的工作原理 掌握生成树协议的配置 掌握生成树在不同应用环境下部署方法

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环路的产生
A 1
NET1 1
1
3 2 NET2
3 2
B
5
我们的解决方案
方案设想： 方案设想：如果我们可以通过某种技术阻断冗余链路以消除 网络中可能存在的环路，当活动链路出现问题的时候， 网络中可能存在的环路，当活动链路出现问题的时候，冗余 链路可以自动激活从而保证网络的连通性就可以达到我们的 目的; 目的 实现技术： 实现技术：STP（Spanning Tree Protocol） （ ）
• 若旧拓扑结构中处于转发的端口还没有发现自己应该在新的拓扑 中停止转发，则可能存在临时的回环； 中停止转发，则可能存在临时的回环； • 若旧的拓扑结构中阻塞的端口还没有发现自己应该在新的拓扑结 构中开始转发，则可能造成网络暂时失去连通性。 构中开始转发，则可能造成网络暂时失去连通性。
规避方法：引入 规避方法：引入Forward Delay（BPDU传播到整个网络的最 （ 传播到整个网络的最 大时延） 大时延）

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STP存在的问题 存在的问题
端口从阻塞状态进入转发状态必须经历两倍的Forward Delay 端口从阻塞状态进入转发状态必须经历两倍的 时间，所以网络拓扑结构改变之后需要至少两倍的Forward 时间，所以网络拓扑结构改变之后需要至少两倍的 Delay时间，才能恢复连通性 时间， 时间 如果网络中的拓扑结构变化频繁，网络会频繁地失去连通性， 如果网络中的拓扑结构变化频繁，网络会频繁地失去连通性， 这样用户就会无法忍受

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BPDU报文格式 报文格式
DMA SMA L/T LLC Header Payload
DMA:目的 目的MAC地址 目的 地址
• 配置消息的目的地址是一个固定的组 播地址（ 播地址（0x0180c2000000） ） 即发送该配置消息的桥MAC地址 地址 即发送该配置消息的桥

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STP作用示意图 作用示意图
SW1/SW2/SW3以ROOT 为根，阻断至 以 为根，阻断至BLOCK的链路，见红 的链路， 的链路 色虚线
ROOT
BLOCK
SW1
SW2
9
SW3
BPDU介绍 介绍
BPDU也被称作桥协议数据单元 也被称作桥协议数据单元 主要内容包括： 主要内容包括：
2）端口禁用或故障 5）转发定时器超时 17

TCM报文传播 报文传播
ROOT
拓扑改变通知消息 拓扑改变应答消息 拓扑改变消息

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临时环路问题
环路产生：当拓扑结构发生变化， 环路产生：当拓扑结构发生变化，BPDU要经过一定的时延才 要经过一定的时延才 能传播到整个网络，在所有网桥收到这个变化的消息之前： 能传播到整个网络，在所有网桥收到这个变化的消息之前：
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STP收敛过程 收敛过程
选举一个根交换机 选举根端口 选举指定端口
网段 1 1/1 1/2
BID：32768.AABID：32768.AA-AA
网段2 网段2
1/1
BID：32768.AABID：32768.AA-BB
1/1
指定端口
1/2 1/2
BID：32768.AABID：32768.AA-CC

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RSTP演进 演进
RSTP是从 是从STP演化而来的，基本思想一样 演化而来的， 是从 演化而来的 当交换网络拓扑结构发生变化时， 当交换网络拓扑结构发生变化时， RSTP可以更快地恢复网络 可以更快地恢复网络 的连通性 RSTP只有 种端口状态，具备 只有3种端口状态 只有 种端口状态，具备STP的所有功能 的所有功能
• • • • 选择根网桥RootID 选择根网桥 计算到根桥的最短路径开销Root Path Cost 计算到根桥的最短路径开销 选择根端口Root Port 选择根端口 选择指定端口
网桥从指定端口发送新的配置消息

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STP几个重要概念 几个重要概念
网桥ID：由一个 字节域构成 网桥优先级： 字节域构成（ 地址） 网桥 ：由一个8字节域构成（网桥优先级：MAC地址）,较 地址 较 低值总是优先
• 网桥优先级：由一个10进制数表示，其值的范围是 网桥优先级：由一个 进制数表示 其值的范围是0-65535（默 进制数表示， （ 认是32768） 认是 ）
路径开销：用来决定到根交换机的路径，较低的值总是优先 路径开销：用来决定到根交换机的路径， 端口ID：由一个2字节域构成 端口优先级： 字节域构成（ 地址）， 端口 ：由一个 字节域构成（端口优先级：MAC地址）， 地址 较低的值总是优先
网段 3

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端口状态
状 态
转 发 学 习 侦 听 阻 塞 禁 用
描
述
发送和接收用户数据 构建桥接表 构建“活动” 构建“活动”拓扑 只接收BPDU 只接收 管理关闭

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STP定时器 定时器
定时器 Hello Time Forward Delay Max Age 主要目的 根交换机发送配置BPDU之间的时间间隔 之间的时间间隔 根交换机发送配置 侦听和学习状态的持续时间 BPDU存储的时间长度 存储的时间长度 默认值 2秒 秒 15秒 秒 20秒 秒

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课程内容
第一章 生成树产生的背景 第二章 STP 、RSTP协议原理 RSTP协议原理 第三章 MSTP协议原理 MSTP协议原理 第四章 生成树配置及案例

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网桥基本原理
自动学习站点的地址信息， 自动学习站点的地址信息，建立相应的表项 按照特定的规则对报文进行处理

RSTP的改进 的改进
如果旧的根端口已经进入阻塞状态，而且新根端口 如果旧的根端口已经进入阻塞状态， 连接的对端交换机的指定端口处于Forwarding状态， 状态， 连接的对端交换机的指定端口处于 状态 则在新拓扑结构中的根端口可以立刻进入转发状 指定端口可以通过与相连的网桥进行一次握手，快 指定端口可以通过与相连的网桥进行一次握手， 速进入转发状态 握手必须在点对点链路的条件下进行 握手会顺次传递下去， 握手会顺次传递下去，一直扩散到网络边缘 网络边缘的端口——即直接与终端相连，而不是和 即直接与终端相连， 网络边缘的端口 即直接与终端相连 其它网桥相连的端口——可以直接进入转发状态， 可以直接进入转发状态， 其它网桥相连的端口 可以直接进入转发状态 不需要任何延时