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

目录

一、STP端口角色：

二、STP端口状态：

三、STP生成树收敛解析

 实列（一）（收敛时间为30s）：

实列（二）（收敛时间为50s）： 

实列（三）（机制分析） 

 四、STP优化技术（都为思科私有技术）

1、uplinkfast技术：

2、Portfast技术（思科私有技术，华为\华三里面称为边缘接口）：

 3、backbonefast技术

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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

1. -- ----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
2. -- ----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！
3. ------- 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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