华为HCIA认证学习笔记——STP、RSTP原理与配置概述

本文讲述了华为HCIA认证学习笔记STP、RSTP原理与配置。分享给大家供大家参考，具体如下：

出现原因：冗余链路虽然增强了网络的可靠性，但是也会产生环路，从而造成广播风暴和MAC地址表震荡现象；

STP工作原理

作用：

1. 消除环路：通过阻断冗余链路来消除网络中可能存在的环路；
2. 链路备份：当活动路径发生故障时，激活备份链路，及时恢复网络连通性；

概念：

1. 根桥、非跟桥：每个STP网络中都会有一个根桥，其它为非根桥，根桥上面的端口都是指定端口；
2. 根端口：所有非跟桥通往根桥路径的最优端口，在一个运行STP协议的交换机上最多只有一个根端口，但根桥上没有根端口；
3. 指定端口：配置BPDU的端口，每个网段有且只能有一个指定端口。一般情况下，根桥的每个端口总是指定端口；
4. 预备端口：除了根端口和指定端口。其他所有端口为预备端口，预备端口将被阻塞；
5. 桥ID：根桥选举的依据，由16位的桥优先级（Bridge Priority）和48位的MAC地址构成，桥优先级是可以配置的，取值范围是0～65535，默认值为32768；
6. BPDU报文：为了计算生成树，交换机乊间需要交换相关的信息和参数，这些信息和参数被封装在BPDU（Bridge Protocol Data Unit）中；

原则：先选出不被阻塞的端口，剩下的接口都会被阻塞；

STP操作过程：

1. 整个网络先选出根桥：比较优先级（默认是32768，越小越优先），优先级一样比较MAC地址（越小越优先）根桥上面的端口都是指定端口；
2. 非根桥上选举根端口（根端口有且仅有一个），到达根桥最近的一个端口当选为根端口（开销最小）；
3. 每条链路选举一个指定端口（）桥ID较小的交换机上面的端口当选为指定端口；
4. 剩下的所有端口为预备端口，全部被堵塞；

交换机是怎么知道谁是根桥？

答：STP网络刚开始，所有的交换机都认为自己是根桥，他们每隔3秒都会向其他交换机发送BPDU报文，里面携带了众多信息。对端交换机收到BPDU报文后， 会比较BPDU中的根桥ID和自己的桥ID。如果收到的BPDU报文中的桥 ID优先级低，接收交换机会继续通告自己的配置BPDU报文给邻居交换机。如果收到的BPDU报文中的桥ID优先级高，则交换机会修改自己的BPDU报文的根桥ID字段，宣告新的根桥。

STP网络的端口状态：

1. Disabled：禁用状态。端口既不能处理和转发BPDU报文，也不能转发用户流量。
2. 阻塞状态。端口仅仅能接收并处理BPDU，不能转发BPDU，也不能转发用户流量。此状态是预备端口的最终状态。
3. Listening：侦听状态。端口可以转发BPDU报文，但不能转发用户流量。
4. Learning：学习状态。端口可根据收到的用户流量构建MAC地址表，但不转发用户流量。增加Learning状态是为了防止临时环路。
5. Forwarding：转发状态。端口既可转发用户流量也可转发BPDU报文，只有根端口或指定端口才能进入Forwarding状态。

BPDU报文：有两种类型；

1. 配置BPDU包含了桥ID、路径开销和端口ID等参数。
2. TCN BPDU是指下游交换机感知到拓扑发生变化时向上游发送的拓扑变化通知。

BPDU报文参数介绍：

1. Root Identifier：根桥id；
2. Root Path Cost：到根桥路径的最小开销；
3. Message Age：配置BPDU在网络中传播的生存期，实际实现中，配置BPDU报文每经过一个交换机，Message Age增加1；
4. Max Age：配置BPDU在设备中能够保存的最大生存期，如果Message Age大于Max Age，则该配置BPDU报文将被老化掉
   ，并认为是网络直径过大，导致了根桥连接失败；
5. Hello Time：配置BPDU发送的周期；
6. Forward Delay：端口状态迁移的延时；

配置：

1. stp mode stp：可以是stp、rstp、mstp；
2. stp priority 0：设定优先级，最高，即此交换机为根桥；
3. stp pathcost-standard dot1d-1998：配置端口开销标准，默认是这个，其他还有dot1t、legacy；
4. stp cost 2000：设定开销；
5. dis stp：配置验证；

交换机从down到转发状态大概需要30秒，他要经历down->listening->learning->forwarding；如果连接pc端的，down一下再开启，还要等待30秒才能通信，可通过下面指令将此端口改为边缘端口，减少收敛时间；

1. int gi 0/0/3；
2. stp edged-port enable；

根保护（到根桥的接口上配置）：当我们指定好核心交换机为根桥时，如何有人恶意接入一个优先级更高的交换机，从而导致根桥的改变，该怎么办呢？根保护功能可以使指定端口收到优先级更高的BPDU报文时，端口状态将变成discarding，不在转发报文，在经过两倍的Forward Delay时间，如果端口一直再也没收到优先级较高的BPDU，将恢复成forwarding状态。

1. int gi 0/0/1；
2. stp root-protection ；
3. int gi 0/0/2；
4. stp root-protection ；
5. 查看根桥信息。发现两个端口都处于discarding状态；

保护根桥的另一种方式，根桥防护：开启bpdu保护后，如果从边缘端口收到stp报文，交换机会自动将该端口shutdown，从而确保根桥不被抢占。（在边缘交换机上配置）

1. stp bpdu-protection；
2. error-down auto-recovery cause bpdu-protection interval 30：数值可选<30-86400>，30秒后自动up；

RSTP

原因：STP收敛速度慢，网络拓扑结构频繁变换。

简化端口类型：

1. Discarding状态，端口既丌转发用户流量也丌学习MAC地址；
2. Learning状态，端口丌转发用户流量但是学习MAC地址；
3. Forwarding状态，端口既转发用户流量又学习MAC地址；

P/A机制是RSTP网络中的一种拓扑收敛机制，P/A迚程中同步的作用是避免临时环路的产生。

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