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STP生成樹——詳述各埠的產生過程以及配置BPDU的作用和TCNBPDU的產生&作用

1、STP在IEEE制定的802.1D標準中定義,用於在區域網中消除資料鏈路層環路。
2、具有最小橋ID的網橋即為網路中的根橋
3、橋ID包括橋優先順序橋MAC地址兩部分;
4、因為橋MAC在網路中是唯一的所以橋ID在網路中也是唯一的;
5、路徑開銷=路徑上全部鏈路開銷的和
圖畫的不好還請見諒,原諒博主的畫工=-=
在這裡插入圖片描述
BPDU:
1)配置BPDU:用來進行生成樹計算和維護生成樹拓撲的報文;
2)TNC BPDU:當拓撲結構發生變化,用來通知相關裝置網路拓撲結構發生變化的報文;
3)網橋之間通過配置BPDU進行根橋的選擇以及埠角色的確定;
4)配置BPDU基於二層組播

方式傳送,目的地址為01-80-C2-00-00-00;
5)只有根橋產生配置BPDU非根橋只對配置BPDU進行中繼沒有配置或沒有執行STP協議的網橋將把配置BPDU當做普通資料幀進行轉發
6)網橋上的每個埠都將儲存本埠最優配置BPDU,通過MAXAGE將配置BPDU刪除;
7)配置BGPDU包含MAC地址源MAC地址幀長邏輯鏈路以及載荷
名詞解釋:
1)ROOT ID:根橋ID用於標識網路中的根橋
2)ROOT PATH COST(RPC):根路徑開銷,指從傳送該配置BPDU的網橋到根橋最小路徑開銷,即最短路徑上的所有鏈路開銷的代數和;
3)NRIDGE ID:傳送該配置BPDU的網橋ID,即該Physioal Segment的指定橋ID

4)PORT ID:傳送該配置BPDU的網橋的傳送埠ID;PORT ID值由埠優先順序確定;
5)根埠:比較RPC,當網橋從一個埠收到配置BPDU後,首先獲取其中的RPC和接收埠的鏈路開銷相加,得到此埠的RPC,每個埠以相同的方式進行計算,最終埠進行比較;
6)指定埠:比較埠傳送的配置BPDU和接收的配置BPDU,如果傳送的配置BPDU優於介面的收到的BPDU,表明在本Physical Sgement埠上擁有最優的配置BPDU,則該埠為指定埠;
7)ALTERNATE埠:該埠的配置BPDU在其所屬Physical Segment上不是最優的,且埠不是根埠
等路徑開銷演算法:
當存在頻寬相同
的網路,此時就需要比較優先順序向量中的(Designate Bridge ID、Designate Port ID)特殊情況下還需要比較介面接收端的Bridge Port ID。
收到低優先級配置BPDU時的處理:
在STP穩定執行期間,根橋以Hello time(2s)為週期傳送配置BPDU其他網橋從根埠接收配置BPDU。
當網橋在指定埠收到一個低階當配置BPDU時,網橋會立即迴應一個配置BPDU,這樣可以保證新加入當網橋儘快確認根橋和埠角色,加快收斂
網橋可以快速回復配置BPDU是因為網橋都會儲存現在最優地配置BPDU,該配置BPDU的生存週期為MAX Age。當配置BPDU生存週期超過時,網橋會重新認為自己是網路中的根橋,傳送以自身為根的配置BPDU。
8)STP埠狀態:

STP埠狀態 是否傳送配置BPDU
bisable
blocking
listening
learing
forwarding
是否進行MAX地址學習 是否傳送資料

STP拓撲改變處理的過程:
1)當網橋感知到拓撲發生變化產生TCNBPDU從埠發出,通知根橋
2)如果上游網橋不是根網橋,則上游網橋會將下一個要傳送的配置BPDU中的TCA位置位作為收到的TCN的確認,傳送給下游網橋
3)上游網橋從根埠傳送TCNBPDU
4)重複2)3)直到根橋收到TCNBPDU
5)根橋收到TCNBPDU後,會將下一個要傳送的配置BPDU的TCA位置位作為收到的TCN的確認,根橋還會將該配置BPDU中的TCN位置位,用來通知網路中所有網橋網路拓撲發生了變化
6)根橋在之後的MaxAge+Forward Delay時間內,將傳送的配置BPDU中的TCA置位,當網橋收到根橋傳送的TCA位的配置BPDU後,會將自己MAC地址老化時間由30s縮短為Forward Delay。
STP協議的不足
STP為了避免臨時環路的產生,每個埠在確認為根埠或者指定埠後,仍然需要等待30s的時間才能進入轉發狀態
此外對於拓撲穩定的網路,經常需要重新進行STP計算某些埠可能會長期處於阻塞狀態而導致網路長時間的中斷
STP定義了TCNBPDU,可以使得網路拓撲變化時在50s之內實現收斂,TCNBPDU產生的條件是網橋由根埠轉變為Forwarding狀態,且網橋至少包含一個指定埠;
當網路中存在大量使用者主機時,由於頻繁地上下線導致交換機頻繁傳送TCNBPDU,導致網橋MAC地址老化時間長期保持為15s,MAC地址頻繁重新整理會導致網路產生大量未知單播造成的廣播報文從而影響網路的頻寬