19STP_BDPU_ID_开销_选举规则_案例_端口状态_计时器

最新推荐文章于 2025-05-09 15:48:45 发布
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#交换机 #网络

本文深入解析了生成树协议（STP）的工作原理及其在二层网络设计中的应用，阐述了如何利用STP消除环路、实现链路备份，介绍了STP的选举过程、端口状态及计时器设置，同时探讨了故障处理和配置命令。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

STP

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介绍

为了提高网络可靠性,交换网络中通常会使用冗余链路.然而,冗余链路会给交换网络带来环路风险,并导致广播风暴以及MAC地址表不稳定等问题,进而会影响到用户的通信质量.生成树协议STP(Spaning Tree Protocol)可以在提高可靠性的同时又能避免环路带来的各种问题.

二层网路设计需求和问题

  • 为了提高可靠性,交换机之间会通过多条链路相连从而避免单点故障
  • 但同时会带来一些灾难性的环路问题

01单点故障

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02一般设计(可靠性)
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1.环路问题

广播风暴 --泛洪

03广播风暴

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MAC地址表震荡
04MAC地址表震荡
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05Flapping_震荡
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06MAC地址表震荡dismac-add
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2.STP功能

spanning tree protocol 生成树协议,提供两大功能

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
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

许多傻瓜式交换机没有stp功能

STP操作

07STP操作
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根桥是一台交换机(无根端口) ,根端口是非根交换机上的一个端口

D:指定端口
R:根端口
A:阻塞端口

BPDU

Bridge Protocol Data Unit 桥协议数据单元

使用组播 01-80-c2-00-00-00

08组播01-80-c2-00-00-00
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09BPDU数据结构
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BPDU类型

  • 配置BPDU:Configuration
    • 选举根交换机以及确定每个交换机端口的角色和状态
    • 在初始化过程中,每个桥都主动发送配置BPDU
    • 在网络拓扑稳定以后,只有根桥主动发送配置BPDU,其他交换机在收到上游传来的配置BPDU后,才会发送自己的配置BPDU
    • 发送周期为Hello Time
    • 老化时间为Max Age
  • 拓扑变更通告BPDU-TCN BPDU
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10BPDU抓包
切换模式stp mode stp/mstp/rstp

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11-2BPDU字段详解
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ID

11stp三个ID

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12桥ID
32768
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13端口ID
128
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14端口ID桥ID
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开销

15路径开销

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16根路径开销
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17链路开销标准
默认802.1t
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18stp修改路径开销和标准
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STP选举过程

19根桥选举
BID最小的成为根桥(先比较优先级,在比较MAC)小的优先
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20根端口选举
根端口:到达根桥最近的端口,开销最小的端口.

验证命令
dis stp brief
dis stp
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21指定端口选举
DESI
用数据转发
端口都是指定端口,这个交换机是根桥
特殊情况,一个交换机两个端口互相连线,自己连自己就不是
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选举案例

22STP选举案例
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23STP选举案例

SW2 DP 开销一样,比较BID
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24 选举
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25 选举
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26选举
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27选举
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28选举
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29选举
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30选举
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31例题

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3.STP端口状态(5/3)

等待30s达到稳定状态
32端口状态
此状态为stp的.华为默认开启mstp/rstp
一般看到的状态是mstp/rstp的三个状态
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33RSTP端口状态
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discarding持续15 不转发用户流量不学MAC地址
learning持续15 不转发只学
forwarding 30达到 转发和学

计时器

34计时器
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35计时器2
最大寿命:
阻塞端口被阻塞后,依然接收BPDU,保持阻塞(以为有比自己端口/路径好的选项),如果链路出现问题,则保持20s为阻塞状态,20s后,进入监听状态,学习,转发
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36计时器message-age
根桥发送的是0,经过一个+1,最大max age 老化时间,大于非根桥丢弃(二层环境不建议很多/一直接交换机–导致stp计算路径过长)
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37端口状态转换
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故障

38根桥故障
等50秒，要先等老化，再等30秒（监听，学习learning，转发forwarding）
BPDU老化20s

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39直连链路故障

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40非直连链路故障
感觉不到。50s

SWB会认为自己是根桥，向SWC发送BPDU，SWC通过比较BID，确定SWA依旧是根桥，不理会SWB的BPDU,保持堵塞，保持20s。20s后发现错误，会经过30s变成指定端口。
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stp mode stp先改变默认的stp模式。在进行端口shutdown实验。

41拓扑变化导致MAC地址表错误
此时如果arp缓存是清空的，会重新广播，获得正确的MAC地址和端口对应关系，但不理想
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MAC地址表项的默认老化时间是300秒

TCN、TC、TCA

tcn 拓扑变更通告
下游交换机感知到拓扑变化时向上游发送的拓扑变化通知

42拓扑变化导致MAC地址表变化
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检测到拓扑改变的交换机通过根端口向根桥发送TCN,上游交换机收到TCN后回应
TCA,让后下游交换机停止发送TCN，再通过根端口发送TCN直到根桥收到，根桥通过指定端口发送TC通知所有下游交换机把MAC地址表记录老化时间从300秒变成15秒

周期性发送TCN，直到收到回复的TCA，停止

43TCA
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缺点给各种速度慢
堆叠(私有的)，跨设备链路聚合,多虚一,虚拟化

STP配置命令

命令说明
stp mode mstp/stp/rstp配置stp模式,缺省为mstp
stp priority 4096配置BID优先级值,0~61440,步长为4096
stp root primary(0)/secondary(4096)自动修改优先级,指定主/备根桥
stp pathcost-standard dot1d-1998/dot1t/legacy配置路径开销值的标准
开销标准legacy:cost=1~200000,华为的私有
802.1d标准:cost=1~65535
802.1t标准:cost=1~200000000,默认
int g --stp cost 10修改stp开销
stp port priority 144修改PID优先级,步长为16
dis stp [brief]显示stp配置信息和参数

修改端口属性

修改优先级 开销 BID PID

STP选举规则和例题
西北有雏凤
03-20 1800
STP选举规则和例题 （1）声明 （2）名词解析 （3）STP选举规则 （4）STP选举例题   （1）声明 STP选举只能发生在支持STP协议的交换机中，本文中的交换机设定为都支持STP协议。   （2）名词解析 RPC:交换机路径开销值,非根桥到达根桥链路开销之和。根桥RPC为0。交换机上可以...
STP生成树协议与 STP状态机、计时器、拓扑变更、特性
weixin_52903091的博客
04-06 1573
STP即生成树协议【用于解决链路冗余带来的环路影响】 STP的终极目标： 找到那个需要被逻辑关闭的端口 一、产生背景： 1.链路冗余 网络链路和设备的冗余性(避免网络不够健壮导致的 单点故障 ) 链路的冗余会形成 交换网络的环路 2.环路的影响 广播风暴： 耗尽交换机的带宽，导致正常的数据无法转发 工程现场：如果发现交换机的灯疯狂闪烁、肯定存在环路 如何解决广播风暴： 无解、重启设备 二层的广播报文，没有TTL的限制，会一直存在，并且再二层环路，原来越多 重复的数据帧: 在链路上会
端口id
weixin_34203832的博客
05-24 2196
端口ID：参与选举跟端口。 分为两类 端口优先级【1字节】端口编号【1字节】 端口优先级：0到255 默认值128（0x80) 端口优先级数值越小，则优先级越高；如果端口优先级相同，则编号越小，优先级越高。 转载于:https://www.cnblogs.com/hwd-6/p/10915566.html...
STP的选举 根桥、根端口、指定端口、预备端口
最新发布
qq_58755304的博客
05-09 1111
端口优先级取值范围是0到240， 步长为16， 即取值必须为16的整数倍。其他端口为预备端口， 被阻塞， 不能转发数据， 只能够从所连网段的指定交换机接收到。指定端口是交换机向所连网段转发配置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。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。端口开销总和（即BPDU的入方向端口） ， 称为路径开销。运行STP交换机的每个端口都有一个端口ID， 端口ID由端口优先级和端。
STP练习题举例
永远是少年
06-21 4890
很多同学在学习STP的时候对STP的相关内容和规则可能已经有了初步了解，但是缺乏实际的应用，本文通过列举一个实际的例子，向大家展现STP的应用，主要包括根桥的选举、根端口的选举和指定端口的确定等等过程。 本文适合与已经有一定STP理论基础的同学学习，还不清楚STP相关规则的请先就相关理论进行学习，可以参考本人链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_40228200/article/details/118055951 一、网络拓扑简介 网络拓扑如下所示：（注：这个网络拓扑只是用来介绍S
BPDU
weixin_34104341的博客
05-29 792
本贴研究BPDU 的类型，如图所示 STP 工作正常 ： BPDU 分为两种：Configuration BPDU (配置的BPDU) 和 TCN BPDU（拓扑变化的BPDU） 图中 我们以 CF BPDU 代替 配置BPDU ，UP BPDU 代替 拓扑变化 BPDU 以图示讲一下两种BPDU 的作用和应用 ： < 1 > TCN ...
STP——BPDU及其报文介绍
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m0_49864110的博客
03-18 3万+
关于STP计时器的配置，只需要在根桥配置即可BPDU存活时间，根桥发送是为0，每经过一台交换机会增加Max ageBPDU老化时间，默认是20s，最大40s如果Max age小于24s，每经过一台交换机Message age+1如果Max age为24~39s，Message age+2如果Max age为40s，Mssage age+3当Message age等于Max age，则认为该BPDU失效BPDU发送间隔，默认是2s等待延迟，默认是15s。
HCIP学习日志（九）各种STP的总结
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此篇如标题所示记录我自身对于各种STP的总结 STP总结目录一，什么是生成树协议？（什么是STP？）二，生成树协议的基本原理三，生成树协议有哪些类型？四，802.1D 生成树（标准生成树）（重点）(1） BPDU--桥协议数据单元--交换机间沟通互动收发的数据(2)选举：根网桥 根端口 指定端口 非指定端口（阻塞端口）（3）端口状态（4）802.1d 的收敛时间（5）802.1D算法的缺点：总结五，PVST（每vlan生成树）六，PVST +七，RSTP（快速生成树）提速的原理八，MSTP
stp生成树协议详解
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STP技术
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补充解释STP技术产生的背景1、链路冗余2、环路的影响1）广播风暴2）多帧复制3） MAC地址表抖动生成树是如何实现的？STP的选举过程1、选举根桥1、选举根桥1、选举根桥1、选举根桥 STP技术产生的背景 1、链路冗余 网络链路和设备的冗余性(避免网络不够健壮导致的 单点故障 )，链路的冗余会形成 交换网络的环路。 2、环路的影响 1）广播风暴 广播信息在网络中不停地转发，直至导致交换机出现超负荷运转，最终耗尽所有带宽资源、阻塞全网通信 耗尽交换机的带宽，导致正常的数据无法转发 工程现场：如果发现交换机的
生成树协议原理
qq_34104227的博客
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本文首次发布于 Mlin Blog、简书，作者 @木林(Mlin) ,转载请保留原文链接。 前言 正文 一、STP 1 STP出现背景 1.1 广播风暴 1.2 MAC地址表震荡 2 STP的基本概念 2.1 一般概念 2.2 重要概念 2.3 配置BPDU 2.4 STP的作用 3 STP报文格式 4 STP拓扑计算 4.1 STP操作过程 4.2 选举根桥 4.3 最优配...
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BID：桥ID（包含交换机的优先级和交换机的MAC地址）优先级-----0~65535，缺省32768。并且优先级必须是4096的倍数-----越小越优先MAC地址--选择交换机所有端口中最小的MAC地址做比较---------------越小越优先PID：端口ID（包含端口的优先级和端口编号）优先级-----0~255，缺省128。并且优先级必须是16的倍数--------------越小越优先。
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tangchaomu13的博客
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STP生成树协议 *为什么要有生成树协议？ 因为当有环路存在时，广播的发送会引起全网的广播风暴，因此需要打破环路的生成条件，而生成树协议就是解决二层广播风暴的重要手段，另外我们会阻塞一些端口，打破环路生成条件，当链路出现问题时，这些被阻塞的端口可以过渡到转发状态，实现链路的备份作用。 *环路会造成广播风波和MAC地址不稳定的问题。 BPDU-网桥协议数据单元 *STP的各种选举是通过交换BPDU报文来实现的，BPDU是直接封装在以太网帧中的。 *BPDU是直接封装在二层协议 *BPDU的功能： 1.选举根桥
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weixin_34290352的博客
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BPDU叫做桥协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit）。到底是怎么回事，对一个可网管的交换机又有什么作用呢？ 这得从网桥说起。网桥有三种典型的方式：透明桥、源路由桥与源路由透明桥。网桥典型地连接两个用同样介质存取控制方法的网段，IEEE 802.1d规范（此规范是为所有的802介质存取方法开发的）定义了透明桥。源路由桥是由IBM公司为...
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STP-生成树协议
繁星
08-20 220
本地交换机链路故障后，STP重新收敛，为了快速刷新全网所有交换机的MAC表，将向本地所有STP接口发送TCN（标记位中的TCN位置1），邻居交换机收到TCN后，先标记为ACK位为回复，用于可靠传输消息；只有根网桥可以发送，在交换网络初始状态时，所有交换机均定义本地为根网桥，进行BPDU的发送；在一个二层交换网络中，生成一棵树型结构，逻辑的阻塞部分接口，使得从根到所有的节点仅存在唯一的路径；该组将没有任何信息；本地离根网桥最近的接口（最短、星型），接收来自根网桥的BPDU，转发用户的流量（该接口不阻塞）
根桥选举规则
04-28
### STP根桥选举规则及原理 STP（Spanning Tree Protocol）的核心目标之一是通过选举机制来防止网络中的环路形成，从而保障数据包能够可靠传输。以下是关于根桥选举的具体规则及其背后的原理： #### 1. **根桥的定义** 在一个运行STP的网络中，所有交换机会共同选出一个唯一的根桥（Root Bridge）。该根桥在整个生成树结构中处于核心地位，所有的其他交换机都将基于此根桥构建无环拓扑。 #### 2. **根桥选举的关键参数** 根桥的选择依赖于一种被称为桥ID（Bridge ID 或 BID）的独特标识符[^1]。 桥ID由两部分组成： - **优先级（Priority）**：这是一个可以配置的数值，默认值通常为32768。较小的优先级意味着更高的优先权。 - **MAC地址**：如果优先级相同，则比较交换机的MAC地址，更小的MAC地址具有更高优先权。 因此，桥ID计算公式如下： ```plaintext BID = Priority + MAC Address ``` #### 3. **选举过程** 在STP初始化阶段，每台交换机默认认为自己是根桥并开始广播BPDU（Bridge Protocol Data Unit）。这些BPDU包含了当前交换机所知的根桥信息以及自身的桥ID。随着BPDU在网络中传播，各交换机会执行以下操作： - 接收到来自邻居交换机的BPDU后，将其携带的根桥BID与本地存储的最佳根桥BID进行对比。 - 如果接收到的根桥BID小于当前记录的最佳根桥BID，则更新其最佳根桥信息，并继续转发新的BPDU消息给相邻节点。 - 此过程持续迭代直到整个网络达成一致意见，即只存在唯一的一个拥有最低BID值的交换机作为最终选定的根桥[^3]。 #### 4. **具体步骤总结** - 所有参与STP协议的交换机最初均假设自身为根桥并向外发送包含本机桥ID在内的BPDU帧。 - 当某台非候选根桥接收到了更低编号的BPDU时，它停止宣称自己为主导者而是转而支持那个更具竞争力的新提议者；反之则维持现状不变。 - 经过若干轮次的信息交换之后，全网范围内仅剩下一个具备全局最小化特征量度标准的对象脱颖而出成为正式确立下来的独一无二之首脑机构——也就是所谓的“根桥”。 --- ### 示例代码展示 BPDU 结构 (伪代码形式) 下面给出了一段简化版用于表示如何处理和解析BPDU的数据字段逻辑示例程序片段: ```python class BPDU: def __init__(self, root_id, sender_id): self.root_id = root_id # Root bridge's identifier self.sender_id = sender_id # Sending bridge's identifier def compare_bpdus(bpdu_a, bpdu_b): """Compare two BDPU objects to determine which one has better info.""" if bpdu_a.root_id < bpdu_b.root_id: return True # Prefer A over B based on smaller root id. elif bpdu_a.root_id == bpdu_b.root_id and \ bpdu_a.sender_id < bpdu_b.sender_id: return True # Tie-breaker using sender ids when roots match. else: return False # Otherwise prefer existing state or other side. # Example usage of comparing hypothetical bpdus during election phase... current_best_bpdu = BPDU(root_id="00:aa:bb", sender_id="00:cc:dd") new_incoming_bpdu = BPDU(root_id="00:a9:bz", sender_id="00:xw:yq") if not compare_bpdus(current_best_bpdu, new_incoming_bpdu): update_to_new_root(new_incoming_bpdu) # Update our knowledge about the network topology accordingly. ``` --- ###
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