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STP生成树(端口状态+端口角色+收敛机制 )|||| STP优化技术( uplinkfast技术+Portfast技术+backbonefast技术 )详解
2022-08-03 08:50:00 【孤城286】
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2、Portfast技术(思科私有技术,华为\华三里面称为边缘接口):
一、STP端口角色:
- 1.1 指定端口(DP): 只发BPDU(只发来自根桥的),STP收敛完成一旦选择出来ROOT之后,DP发送的是来自根桥的BPDU,我只负责转发而已;处于转发状态
- 1.2 根端口(RP): 只收BPDU(只收来自根桥的),处于转发状态
- 1.3 非指定端口(阻塞端口):只收BPDU;处于阻塞状态,不能转发数据流量
二、STP端口状态:
- 1.1 blocking(阻塞): 20秒时间,只收不发BPDU;不学习MAC地址、不转发用户数据帧
- 1.2 listening(侦听): 15秒,收发BPDU报文,不转发用户数据帧,不学习MAC地址,选举根桥、根端口、指定端口和阻塞端口
- 1.3 learning (学习): 15秒,收发BPDU报文,不转发用户数据帧,但是开始学习MAC地址表
- 1.4 forwarding (转发): 转发用户数据帧,学习MAC地址
- 1.5 disable (禁用状态): 没启用STP,由于违规把这个接口关闭
- -- ----STP最大收敛时间(从阻塞状态到转发状态一共花了多久)为50秒
- -- ----一台笔记本接入到交换机接口,需要经过15秒侦听和15秒学习时间之后才能转发数据!
- ------- 除了forwarding状态,其他状态都对用户数据采用丢弃行为
三、STP生成树收敛解析
实列(一)(收敛时间为30s):
当sw1和sw3之间的链路发生故障时,此时F0/6 处于阻塞状态,只收不发BPDU。首先经过15s的侦听时间在经过15s的学习时间f0/6接口变为转发状态,即生成树收敛时间为30s
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实列(二)(收敛时间为50s):
当sw1和sw2之间链路出现故障时,sw2认为sw1失联,于是向sw3发送bpdu报文,声称自己是ROOT,当sw3收到来自sw2的BPDU报文之后,等待20s之后,然后sw3的f0/6接口经过30s变为转发状态,即生成树收敛时间为50s
通俗理解:当我其中一个接口故障,从其他接口收不到来自根桥的BPDU,我会创建BPDU声明我是根桥,把BPDU给自己的邻居交换机发过去,但是邻居交换机还能收到来自根桥的BPDU,不认同我这新产生的老大,对我进行报复20秒(阻塞时间),又经过了15秒侦听时间,在经历15秒学习时间,最后进入了转发状态,整个生成树经历了50秒收敛时间;
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实列(三)(机制分析)
链路状态发生变化,STP如何重新收敛?
当一个链路发生变化,会创建TCN 拓扑变化通告BPDU,从自己的RP端口发出去给根桥,
其他非根桥收到我的TCN BPDU会用TCA BPDU给以确认同时把我的TCN BPDU从其根端口继续向根桥转发;根桥收到我的TCN BPDU后会在每两秒发送的配置BPDU里面把flag的最后一位置为1代表TC BPDU,其他非根桥交换机收到来自根桥的TC BPDU 后把自己的MAC地址表老化时间由原来的300秒变成15秒,
加快整个交换网络MAC地址表更新和学习进程;TC BPDU连发35秒
当sw2和sw3之间的链路发生故障时,由于原来的sw3的根端口失效了,所以sw3的阻塞端口被选为根端口RP ,由根端口(RP)发送 TCN BPDU(拓扑变化通告BPDU),为了告诉根桥SW2和SW3之间链路已经不能使用了。
TCN何时发:
- 1.1 端口进入到转发状态时
- 1.2 端口进入到阻塞状态时
- 1.3 接口选为RP或者DP时候
即当链路发生变化时候发送TCN类型的BPDU
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四、STP优化技术(都为思科私有技术)
1、uplinkfast技术:
- PVSTP:思科私有技术,每个VLAN运行一个STP生成树
- PVSTP+里面的uplinkfast技术
使用条件:当我其中一个链路故障,还能从其他接口收到来自根桥的BPDU,把原来阻塞端口切换到15秒侦听状态和15秒学习状态进入转发状态,STP用了30秒时间完成收敛;
对于核心交换网络来说,收敛时间长达30秒是不能忍受的,怎么办?(对应STP生成树收敛实列(一))
思科解决方案:
- 在所有交换机(也可以是所有非根桥交换机)启用uplinkfast技术,可以省略这30秒时间直接进入转发状态;我其中一个链路故障,还能从其他接口收到来自根桥的BPDU(应用条件/场景),把原来阻塞端口切换到15秒侦听状态和15秒学习时间省略,直接进入到转发状态;
sw3(config)#spanning-tree uplinkfast
2、Portfast技术(思科私有技术,华为\华三里面称为边缘接口):
PVSTP+里面的 Portfast技术
- 1.1 一般在连接路由器、PC、服务器,AP,打印机......的接口启用此技术,省略15秒侦听时间和15秒学习时间,直接进入到转发状态。
- 1.2 启用了portfast接口可以收发BPDU报文,一旦收到BPDU报文此接口又重新变成了正常的STP端口(恢复15秒监听和15秒学习时间)
- 1.3 但是一般情况下,连接的PC、AP、打印机、服务器......不会发送BPDU报文,假如收到了,那么可能是恶意攻击行为
sw3(config)#int f0/1
sw3(config-if)#spanning-tree portfast
sw3(config-if)#exit
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3、backbonefast技术
- PVSTP里面的backbonefast技术(思科私有技术,已经被集成到RSTP公有里面去了)
使用条件:当我其中一个接口故障,从其他接口收不到来自根桥的BPDU,我会创建BPDU声明我是根桥,把BPDU给自己的邻居交换机发过去,但是邻居交换机还能收到来自根桥的BPDU,不认同我这新产生的老大,对我进行报复20秒(阻塞时间),又经过了15秒侦听时间,在经历15秒学习时间,最后进入了转发状态,整个生成树经历了50秒收敛时间
收敛时间太长,客户不满意,怎么办?(对应STP生成树收敛实列(二))
思科解决方案是在所有交换机采用backbonefast技术,省略阻塞的20秒时间
sw3(config)#spanning-tree backbonefast
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