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1、生成树协议原理生成树协议原理1前前 言言 本本PPTPPT主要介绍了生成树协议的技术细节，以及主要介绍了生成树协议的技术细节，以及在网络工程中如何来使用生成树协议在网络工程中如何来使用生成树协议,适用于对生成树适用于对生成树协议有一定了解的工程师和网络维护人员。协议有一定了解的工程师和网络维护人员。2课程目标课程目标q通过本课程的学习，您可以掌握如下知识点：通过本课程的学习，您可以掌握如下知识点：v生成树协议的工作原理生成树协议的工作原理v三种生成树三种生成树(STP(STP、RSTPRSTP、MSTP)MSTP)协议的特性协议的特性3提提 纲纲q生成树协议综述生成树协议综述qSTPSTP协议
2、概述协议概述qRSTPRSTP协议概述协议概述qMSTPMSTP协议概述协议概述4生成树综述生成树综述q生成树协议的产生背景生成树协议的产生背景LAN 1LAN 2存在单点故障冗余的设计又会带来环路,导致广播风暴5生成树综述生成树综述q生成树协议的分类生成树协议的分类v生成树协议的分类，按照产生的时间先后顺序为STP、RSTP、MSTPq生成树协议所遵循的生成树协议所遵循的IEEEIEEE标准标准v三种生成树所遵循的IEEE标准分别为STP-IEEE 802.3d，RSTP-IEEE 802.3W，MSTP-IEEE 802.3S6STP概述概述qSTP是怎样的一个协议呢是怎样的一个协议呢?v
3、通过阻断冗余链路将一个有环路的桥接网络修剪成一个无环路的树型拓扑结构,这样既解决了环路问题，又能在某条活动(active)的链路断开时,通过激活被阻断的冗余链路重新修剪拓扑结构以恢复网络的连通.LAN 1LAN 2该链路处于阻塞状态该链路重新被激活7提提 纲纲q生成树协议综述生成树协议综述qSTPSTP协议概述协议概述qRSTPRSTP协议概述协议概述qMSTPMSTP协议概述协议概述8STP工作原理工作原理SW1SW2SW3数据数据数据9STP工作原理工作原理q基本思想基本思想:在网桥之间传递配置消息在网桥之间传递配置消息(BPDU),网网桥利用收到的配置消息做以下工作桥利用收到的配置消息做
4、以下工作:v从网络中的所有网桥中,选出一个作为根网桥(root)v计算本网桥到根网桥的最短路径v网桥选择一个根端口,该端口给出的路径是此网桥到根桥的最短路径v选择除根端口之外的转发端口（指定端口）10配置消息介绍配置消息介绍q配置消息也被称做桥协议数据单元配置消息也被称做桥协议数据单元(BPDU)q主要内容包括主要内容包括:v根网桥的Identifier(RootID)v从本网桥到根网桥的最小路径开销(RootPathCost)v发送该配置消息的网桥的Identifierv发送该配置消息的网桥的指定端口的Identifierv即(RootID,RootPathCost,BridgeID,Por
5、tID)11STP工作原理工作原理SW1SW2SW3数据数据数据Root12端口状态端口状态端口状态端口状态端口能力端口能力Disabled不收发任何报文不收发任何报文Blocking不接收或转发数据，接收但不发送不接收或转发数据，接收但不发送BPDU，不进行地址学习，不进行地址学习Listening不接收或转发数据，接收并发送不接收或转发数据，接收并发送BPDU，不进行地址学习不进行地址学习Learning不接收或转发数据，接收并发送不接收或转发数据，接收并发送BPDU，开始地址学习开始地址学习Forwarding接收并转发数据，接收并发送接收并转发数据，接收并发送BPDU，进，进行地址学习
6、行地址学习13拓扑改变消息的传播拓扑改变消息的传播1234455拓扑改变通知消息拓扑改变应答消息拓扑改变消息SW1SW2SW3Root14STP回顾回顾qSTP工作原理工作原理q各种端口状态之间的转换各种端口状态之间的转换15提纲提纲q生成树协议综述生成树协议综述qSTP协议概述协议概述qRSTP协议概述协议概述qMSTP协议概述协议概述q生成树在实际工程中的应用生成树在实际工程中的应用16STP的不足的不足q当状态发送变化时，网络收敛时间大约需要当状态发送变化时，网络收敛时间大约需要50Sq如果网络中的拓扑结构变化频繁，网络会频繁如果网络中的拓扑结构变化频繁，网络会频繁的失去连通性，这样用户
7、将无法忍受。的失去连通性，这样用户将无法忍受。17RSTP协议概述协议概述qRSTP（快速生成树协议）是从（快速生成树协议）是从STP发展而来，发展而来，实现的基本思想一致；实现的基本思想一致；qRSTP具备具备STP的所有功能；的所有功能；qRSTP改进的目的就是当网络拓扑结构发生变改进的目的就是当网络拓扑结构发生变化时，尽可能快的恢复网络的连通性。化时，尽可能快的恢复网络的连通性。18RSTP改进一改进一q当拓扑发生改变时，在新拓扑中的根端口可以当拓扑发生改变时，在新拓扑中的根端口可以立刻进入转发状态立刻进入转发状态根端口指定端口阻塞端口RootBridge19RSTP改进一改进一q新的端
8、口角色的引入新的端口角色的引入v替换端口(AlternatePort):根端口的备份口，一旦根端口失效，该口就立刻变为根端口。RootBridge根端口指定端口替换端口20RSTP改进一改进一q新的端口角色的引入新的端口角色的引入v备份端口(BackupPort)：DesignatePort的备份口，当一个网桥有两个端口都连在一个LAN上，那么高优先级的端口为DesignatedPort，低优先级的端口为BackupPort。RootBridge根端口指定端口替换端口备份端口21RSTP改进二改进二q指定端口可以通过与相连的网桥进行一次握手，指定端口可以通过与相连的网桥进行一次握手，快速进入转
9、发状态。快速进入转发状态。SW1SW2proposalagree根端口指定端口22RSTP改进三改进三q网络边缘的端口，即直接与终端相连，而不是和其他网络边缘的端口，即直接与终端相连，而不是和其他网桥相连的端口可以直接进入转发状态，不需要任何网桥相连的端口可以直接进入转发状态，不需要任何等待时延。等待时延。边缘端口，不可能产生环路23RSTP的性能的性能q第一种改进的效果：发现拓扑改变到恢复连通第一种改进的效果：发现拓扑改变到恢复连通性的时间可达数豪秒，并且无需传递配置消息。性的时间可达数豪秒，并且无需传递配置消息。q第二种改进的效果：网络连通性可以在交换两个配置第二种改进的效果：网络连通性可
10、以在交换两个配置消息的时间内恢复，即握手的延时。消息的时间内恢复，即握手的延时。q第三种改进的效果：边缘端口的状态变化不会影响网第三种改进的效果：边缘端口的状态变化不会影响网络连通性，也不会造成环路，因此进入转发状态无延络连通性，也不会造成环路，因此进入转发状态无延时。时。24提纲提纲q生成树协议综述生成树协议综述qSTP协议概述协议概述qRSTP协议概述协议概述qMSTP协议概述协议概述25RSTP的不足的不足qRSTP（包括（包括STP）在计算拓扑时，是以交换机）在计算拓扑时，是以交换机为基本单位，与为基本单位，与VLAN毫无任何关系，那么在毫无任何关系，那么在特定的拓扑结构下，就会出现如
11、下问题：特定的拓扑结构下，就会出现如下问题：vlan10vlan10vlan20vlan20vlan10vlan10vlan20vlan20Discardingq如果在如果在1和和2间的链路给间的链路给Discarding。由于交换机。由于交换机3、4 不包含不包含vlan10，无法转发，无法转发vlan10 的数据包，这的数据包，这样样SW1 的的vlan10 就无法与就无法与SW2 的的vlan10 进行通进行通讯。讯。SW1SW2SW3SW4SW1SW3SW2SW426RSTP的不足的不足q在实际工程中在实际工程中,如果使用如果使用RSTP只能做到冗余备只能做到冗余备份份,无法做到按照无
12、法做到按照VLAN流量来进行负载均衡流量来进行负载均衡.Vlan10Vlan20Vlan10Vlan20Vlan10Vlan2027MSTP简介简介qMSTP是在是在传统的传统的STP、RSTP 的基础上发展而的基础上发展而来的新的生成树协议，本身就包含了来的新的生成树协议，本身就包含了RSTP的的快速快速Forwarding 机制。机制。qMSTP是基于实例来进行无环拓扑计算，既避是基于实例来进行无环拓扑计算，既避免了环路的产生，也能让相同免了环路的产生，也能让相同vlan 间的通讯不间的通讯不受影响。受影响。28生成树配置生成树配置ABC环路！环路！环路！环路！vSwitch(config)#spanning-tree /开启生成树协议。vSwitch(config)#no spanning-tree /禁止生成树协议。vSwitch(config)#spanning-tree priority 4096 /配置设备优先级为4096。数值越低，优先级别越高。q配置生成树优先级：配置生成树优先级：29谢谢大家！谢谢大家！30