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STP生成树协议

stp生成树知识点概述

事先说明:通过复制别人文本说一堆书本知识点的博文都是耍流氓

1.先行知识点

交换机工作原理:从某个端口接收到数据帧后,将数据帧的源地址(即发来数据帧的地址)学到自己mac表中,然后帮忙这个源地址去寻找目的mac地址。这时就会出现分支:
(1)若为组播帧或者广播帧(就是别人群发给你的信息),则洪泛,顺便自己偷学一下该源mac地址。
(2)若为单播帧(就是问你这有没有这个人),但是你mac地址表里没有,也洪泛。
(3)若为单播帧,且数据帧的目的地址和源mac地址对应与同一个端口(你自己知道还来问我?)就丢弃该帧。
(4)若为单播帧,目的mac地址与源mac地址不一样,且我自己也没有,就向目的mac地址所对应端口转发。

2. 生成树使用目的

网络使用场景十分复杂没有人能保证哪条链路永久保持稳定的状态,所以我们常常会在二层交换机上添加几条冗余链路,冗余链路就好比是一个备胎,我觉得用"备胎"来解释冗余链路再合适不过。什么是备胎?就是个备份、保险,一人不行了换另一个,但是备胎也有个缺点,虽然有备无患,但也存在不和谐因素。冗余链路就像是二层冗余链路的一个备胎一样,解决了单点故障的问题,以下图最为解释,会带来了广播风暴,mac地址漂移(sw1找pc2分别从sw3->sw2或者sw学来mac地址,结果mac地址表中有两种情况,你下次找pc2朝哪个口发?),多帧复制等情况出现。下图就是经典的广播风暴图,需要注意的是当交别的交换机发来数据帧,你的交换机要转发时,不能再向朝你发来的交换机转发了。可能有点拗口,举个例子:你的妈妈给你零花钱了,你不能再还回去,你只能拿去别的小卖部买零食吃。 这就是下图广播风暴顺时针和逆时针的原因。
在这里插入图片描述

3.生成树协议

历史等概要不多做废话了,直接说明生成树各种关键词汇。

(1)网桥id:即交换机id,由于历史原因,我们还是叫他网桥id,至于什么历史,这不关你的事。长度为8个字节:
网桥id(8字节)=网桥优先级(2字节)+网桥mac地址(6字节)
(2)路径开销:根据不通链路会对应不同的路径开销,和ospf不一样,这个cost算法情况比较多,不用过多去了解只要你知道最新开销值即可,如下图
在这里插入图片描述

(3)端口角色
这个是重点,理解这个对后续选举过程会有帮助,注意我对每个角色的说明

  • 根端口:非根网桥上到达网桥开销最小的端口。通俗来说就是不是选举出来的大佬,但是是靠大佬最近的红人。
  • 指定端口:交换机中每一个网段指定一个端口用于转发该网段数据的端口。特别需要注意这里的网段和网络层的网段是有区别的,网络层的网段是比如都是192.1168.1.0/24的一个"区域"算一个网段,而在这里就单指两台交换机之间那条线叫同一网段,所以这里的指定端口就是在这条线中间选个老二,这个老二就在这条线所对应的两条端口产生。
  • 非指定端口:直接简单粗暴的说,上面选完后,为防止环路广播风暴等情况,把这口逻辑上阻塞了,这个口就是倒霉的非指定端口。
4.STP(生成树协议)工作过程

书本上的写法冗长枯燥,直接结合案例来讲我认为相对更好理解一些。然后再解释相应情况与名词。

  • 选根桥(选root即树根):就是比较网桥id了如下图,默认优先级+mac=?还记得上面的公式嘛?网桥id(8字节)=网桥优先级(2字节)+网桥mac地址(6字节),首先比优先级,谁小谁为根,都一样就比mac地址,同样谁小谁为根。所以这图中根桥是交换机Z。
    在这里插入图片描述
  • 来道综合点的:根桥为交换机Z不多说。
    接下来选根端口(非根网桥上到达网桥开销最小的端口),这里就是指交换机X、交换机Y上到达交换机Z开销最小的端口,以交换机X为例子,端口0到达根桥直接向上走,走100Mbps开销为19,而端口1则是端口1->交换机Y端口1->交换机Y端口0然后到达,开销为19+19(两条100Mbps)=38,所以19<38,交换机X根端口为端口0。
    然后是指定端口(交换机中每一个网段指定一个端口用于转发该网段数据的端口),这里说一个重要概念根桥上所有接口都是指定端口,本题就剩下两个端口分别是交换机X的端口1和交换机Y的端口1,同样比较网桥id交换机X端口1的mac地址小,胜出,所以指定端口为交换机X的端口1。
    非指定端口:剩下的(不管有几个)就是非指定端口,即淘汰的,逻辑上废掉的、阻塞的,那就是交换机Y的端口1了。本题完成。

在这里插入图片描述

5.详述理论概念
stp工作过程详述:
  • 选举根桥规则如图,开销一样就比网桥id(即交换机id),若为同一台交换机则比较这台交换机的端口id即每个接口对应的id,都是越小优先级越高。下图sw2对应网桥id的mac地址最小所以他被选为RP(根桥)
    在这里插入图片描述

  • 选举根端口,如下图解释开销一样就比发送网桥id,这里要注意,就是发送数据帧过来的交换器的id,如果还是一样就比发送端口即发数据帧过来的交换机接口的id,哪个小挑哪个。下图sw1的f0/1开销19, f0/2的开销=19+19=38,所以f0/1开销小就选了f0/1,sw2同理不多赘述。
    在这里插入图片描述

  • 选举指定端口:就是在每条线段之间选一个端口为指定端口,比较规则就是开销一样比网桥id这里就是自己的网桥id注意与选举根端口的区别一下,网桥id一样,就比交换机接口的id美其名曰端口id,都遵循"谁小谁优先的原则",下图
    根桥两端默认为指定端口,sw1 sw2的开销都最小被作为根端口 剩下sw1和sw2这个网段上没选举,由于开销一样,所以比网桥id,由于可以看出sw1网桥id小,所以sw1 f0/2选为指定端口。
    - 阻塞非指定端口:不多说上述作为剩下一个废掉,概念如下图

在这里插入图片描述

其他相关知识点
  • stp端口的4中状态的解释:这里面应该是需要再加一个disabled状态,禁用,使用命令禁掉端口的状态。
  • 其中forward为正常可以转发状态。当刚刚街上端口时候,端口会处于监听状态,持续15秒,然后进入学习状态,持续15秒,最后进入forward状态,即正常可转发状态。
  • 当一个交换机上的直连端口一条链路废掉之后,另一个直连端口同样会进入监听状态15s,然后学习状态15s,最后forward。
  • 当新连一个端口进来的时候,交换机的端口会瞬间阻塞,然后监听状态学习状态转发状态,如上。整个过程也是30s左右。

在这里插入图片描述

  • 特别强调当非直连的端口废掉,该交换机需要20秒才会发现这种情况,然后再listen,learn,forward。
    在这里插入图片描述在这里插入图片描述
到此结束,如有表述不准确的地方欢迎指正。
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