STP协议原理

Cost to Root =3 Switch C BID =1045 Cost to Root =22 Cost to Root =29
Cost to Root =15
Cost to Root =21 Switch D BID =0030 Cost to Root =11
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Root Switch = 0001 Lowest Cost to Root = 11
1 Gig
Path Cost = 4 Switch D BID =0030
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BPDU交换过程
I’m the Root Switch
I’m the Root Switch
Switch A BID =0001
I’m the Root Switch
Switch B BID =0050
Root Switch is 0001 Lowest Cost to Root = 7
Switch A BID =0001
Root Switch is 0001 Lowest Cost to Root = 3
Cost to Root =18 Switch B BID =0050 Cost to Root =7
Switch A BID =0001
Root Switch is 0001 Lowest Cost to Root = 3
Cost to Root =18 Switch B BID =0050 Cost to Root =7
Cost to Root =3 Switch C BID =1045 Cost to Root =11
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BPDU交换过程
I’m the Root Switch Lowest Cost to Root = 0
Root Switch is 0001 Lowest Cost to Root = 7
Switch A BID =0001
Root Switch is 0001 Lowest Cost to Root = 3
Switch C BID =1045
Switch D BID =0030
I’m the Root Switch
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BPDU交换过程
I’m the Root Switch Lowest Cost to Root = 0
Root Switch is 0001 Lowest Cost to Root = 18
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STP协议简介
STP协议的结果是什么？
阻断了冗余链路，形成了以根桥为树根的树状 拓扑结构。
Switch A BID =0001
DP DP
AP
Switch B BID =0050
DP
DP
Switch C BID =1045
Switch D BID =0030
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STP协议简介
常用概念
1. 根桥(Root Bridge)—桥ID最小的网桥。其中桥ID是由网桥的 优先级和网桥的MAC组成。 2. 根端口(Root Port)—这个端口到达根桥的路径是该端口所在 网桥到达根桥的最佳路径。全网中只有根桥是没有根端口的。 3. 指定端口(Designated Port)—每一个网段选择到根桥最近的 网桥作为指定网桥，该网桥到这一网段的端口为指定端口。 4. 可选端口(Alternate Port)—既不是 指定端口，也不是根端口的端口。 Switch A
BPDU
哪边更优？
BPDU
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BPDU交换过程
Switch A BID =0001
2 Gig Aggregated 100M Path cost = 18 Switch B BID =0050 1 Gig Path Cost = 4 100M Path Cost = 18 Path cost = 3 Switch C BID =1045
BID =0001 DP DP Switch B BID =0050 DP DP
Switch C BID =1045
Switch D BID =0030
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BPDU报文结构
STP通过BPDU(Bridge Protocol Data Unit) 报文来学习网络拓扑结构。 BPDU报文的目标MAC地址为：01-80-C2-0000-00. BPDU报文在直连的两个网桥或多个网桥内交 换，不能被转发。没有运行STP协议的网桥将 把BPDU报文当作普通业务报文转发。
Cost to Root =21 Switch D BID =0030 Cost to Root =11
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Root Switch = 0001 Lowest Cost to Root = 11
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BPDU交换过程
I’m the Root Switch Lowest Cost to Root = 0
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Βιβλιοθήκη Baidu
如何确定根桥
I’m the Root Switch
Root Switch =0001
Switch A BID =0001
Root Switch = 0001
Switch B BID =0050
Switch C BID =1045
Switch D BID =0030
I’m the Root Switch
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如何确定根桥
I’m the Root Switch
Root Switch =0001
Switch A BID =0001
Root Switch = 0001
Switch B BID =0050
Switch C BID =1045
Switch D BID =0030
Root Switch = 0001
Switch B Switch C
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BPDU报文结构
DMA SMA L/T LLC Header Payload
DMA:目的MAC地址 目的地址是一个固 定的桥的组播地址 （0x0180c2000000） SMA:源MAC地址 即发送该配臵消息 的桥MAC地址 L/T:帧长 LLC Header:固定的链 路头-0x424203 Payload:BPDU数据
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确定网桥端口角色
BPDU报文中总是携带网桥到根桥的最优值。 通过BPDU配臵消息来决定端口的角色： —根端口：网桥各个端口中到根桥最近的 端口。 —指定端口：网桥的端口发送的BPDU配臵 消息较接收的BPDU配臵消息更优，则端口为 指定端口。 —可选端口：网桥的端口发送的BPDU配臵 消息较接收的BPDU配臵消息更差，则端口为 可选端口。
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STP协议简介
STP都做了些什么？？？ 1. STP在二层交换网络中选择一个根桥作为全部二层交换 网络的逻辑中心（Root Bridge）。 2. STP为全网中每一个参与STP运算的交换机计算到达根桥 的最短距离（Path Cost)。 3. 检测二层交换网络中存在的冗余链路，并把他们臵于阻 断/备份状态。 4. 检测拓扑结构的变化并根据情况计算新的生成树。
Switch A BID =0001
Root Switch is 0001 Lowest Cost to Root = 3
Cost to Root =18 Switch B BID =0050
Cost to Root =3 Switch C BID =1045
Switch D BID =0030
I’m the Root Switch Lowest Cost to Root = 0
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值 域
协议ID
占用字节
2
协议版本
BPDU类型
1 1
1
标志位
根桥ID 根路径开销 指定桥ID 指定端口ID Message Age Max Age Hello Time Forward Delay
8
4 8
2
2 2
2
2
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如何确定根桥
根桥—BID（网桥ID）最小的网桥定为 根桥。 BID—网桥的优先级+网桥MAC。 网桥的优先级为可配臵，缺省值为 32768。 在缺省情况下，根桥将由MAC地址最小 的网桥担任。
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确定网桥端口角色
Root Switch is 0001 Lowest Cost to Root = 7
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如何计算STP Path Cost
Path Cost的两种定义标准
Speed
10Mbps
Link type
Half Duplex Full Duplex Aggregated link
802.1D cost
100 95 90 19 18
802.1t cost
2,000,000 1,999,999 1,000,000 200,000 199,999
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Root Switch = 0001 Lowest Cost to Root = 21
21
BPDU交换过程
I’m the Root Switch Lowest Cost to Root = 0
Root Switch is 0001 Lowest Cost to Root = 7
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如何确定根桥
I’m the Root Switch
Root Switch =0001
Switch A BID =0001
Root Switch = 0001
Switch B BID =0050
Switch C BID =1045
Switch D BID =0030
I’m the Root Switch
STP/RSTP协议原理
ISSUE 1.0
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引入
STP/RSTP的作用
在二层网络上形成树状网络拓扑结构，避 免环路。
二层网络环路的危害
1.广播风暴（没有三层网络的TTL机制）。 2.MAC地址学习错误。
二层网络的健壮性
STP可以增强网络健壮性，避免单点故障， 单链路故障。
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如何确定根桥
I’m the Root Switch
I’m the Root Switch
Switch A BID =0001
I’m the Root Switch
Switch B BID =0050
Switch C BID =1045
Switch D BID =0030
I’m the Root Switch
100Mbps
Half Duplex Full Duplex
Aggregated Link
1000Mbps Full Duplex Aggregated Link
15
4 3
100,000
20,000 10,000
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如何决定BPDU配置消息的优劣
比较RID(Root Bridge ID)，确定网络同 步。 RID相同，比较Path Cost（到根桥距离）， 越小越优。 RID/Path Cost相同，比较指定桥的BID (Designated Bridge ID)，越小越优。 RID/Path Cost/DBID相同，比较指定端口 的ID (Designated Port ID)，越小越优。
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课程内容
第一章 STP(802.1D)协议原理 第二章 RSTP(802.1W)协议原理 第三章 STP的相关配置
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STP协议原理
STP协议简介 BPDU报文结构 如何确定根桥 如何计算STP Path Cost 如何确定端口角色 端口的状态迁移及定时器 MAC地址学习的生存周期 STP的不足
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如何确定根桥
I’m the Root Switch
I’m the Root Switch
Switch A BID =0001
I’m the Root Switch
Switch B BID =0050
Switch C BID =1045
Switch D BID =0030
I’m the Root Switch
Cost to Root =18 Switch B BID =0050 Cost to Root =7
Cost to Root =3 Switch C BID =1045 Cost to Root =22
Cost to Root =21 Switch D BID =0030 Cost to Root =22