生成树技术概述(30)

技术背景：二层交换机网络的冗余性与环路

技术背景：人为错误导致的二层环路

二层环路带来的问题

• BUM:广播帧、未知单播帧、组播帧
• 网络拓扑中环越多，网络中广播报文将成指数级增长

初识生成树协议

在网络中部署生成树后，交换机之间会进行生成树协议报文的交互并进行无环拓扑计算，最终将网络中的某个（或某些）接口进行阻塞（Block），从而打破环路。

生成树能够动态响应网络拓扑变化调整阻塞接口

• 交换机上运行的生成树协议会持续监控网络的拓扑结构，当网络拓扑结构发生变化时，生成树能感知到这些变化，并且自动做出调整。因此，生成树既能解决二层环路问题，也能为网络的冗余性提供一种方案。

问答：二层及三层环路

生成树协议在园区网络中的应用位置

STP概述

• STP是一个用于局域网中消除环路的协议。
• 运行该协议的设备通过彼此交互信息发现网络中的环路，并对某些接口进行阻塞以消除环路。
• STP在网络中运行后会持续监控网络状态，当网络出现拓扑变更时，能感知并自动响应，使网络状态适应新拓扑结构，保证网络可靠性。
• 随着局域网规模不断增长，生成树协议已成为当前最重要的局域网协议之一。

STP的基本概念及工作原理(31)

STP的基本概念：桥ID

• 桥ID（Bridge ID，BID）
  • IEEE 802.1D标准中规定BID由16位的桥优先级（Bridge Priority）与桥MAC地址构成。
  • 每一台运行STP的交换机都拥有一个唯一的BID。
  • BID桥优先级占据高16bit，其余的低48bit是桥MAC地址。
  • 在STP网络中，BID最小的设备会被选举为根桥。

备注：此处网桥（Bridge），或者桥也就是交换机。

STP的基本概念：根桥

• 根桥（Root Bridge）
  • STP的主要作用之一是在整个交换网络中计算出一棵无环的“树”（STP树）。
  • 根桥是一个STP交换网络中的“树根”。
  • STP开始工作后，会在交换网络中选举一个根桥，根桥是生成树进行拓扑计算的重要“参考点”，是STP计算得出的无环拓扑的“树根”。
  • 在STP网络中，桥ID最小的设备会被选举为根桥。

在BID的比较过程中，首先比较桥优先级，优先级的值越小，则越优先，拥有最小优先级值的交换机会成为根桥；如果优先级相等，那么再比较MAC地址，拥有最小MAC地址的交换机会成为根桥。

优先级缺省值为32768 优先级必须为4096的倍数

STP的基本概念：Cost

• 开销（Cost）
  • 每一个激活了STP的接口都维护着一个Cost值，接口的Cost主要用于计算根路径开销，也就是到达根的开销。
  • 接口的缺省Cost除了与其速率、工作模式有关，还与交换机使用的STP Cost计算方法有关。
  • 接口带宽越大，则Cost值越小。
  • 用户也可以根据需要通过命令调整接口的Cost。

STP的基本概念：Cost计算方法

STP开销（Cost）计算方法对照表

接口速率	接口模式	IEEE 802.1d-1998 标准	IEEE 802.1t 标准	华为计算方法
100Mbps	Half-Duplex	19	200,000	200
	Full-Duplex	18	199,999	199
	Aggregated Link 2 Ports	15	100,000	180
1000Mbps	Full-Duplex	4	20,000	20
	Aggregated Link 2 Ports	3	10,000	18
10Gbps	Full-Duplex	2	2,000	2
	Aggregated Link 2 Ports	1	1,000	1
40Gbps	Full-Duplex	1	500	1
	Aggregated Link 2 Ports	1	250	1
100Gbps	Full-Duplex	1	200	1
	Aggregated Link 2 Ports	1	100	1

• 接口Cost是已经激活了STP的接口所维护的一个开销值，该值存在默认值，与接口的速率有关联，并且设备使用不同的算法时，相同的接口速率对应不同的Cost值。

STP的基本概念：RPC

• 根路径开销（Root Path Cost）
  • 在STP的拓扑计算过程中，一个非常重要的环节就是“丈量”交换机某个接口到根桥的“成本”，也即RPC。
  • 一台设备从某个接口到达根桥的RPC等于从根桥到该设备沿途所有入方向接口的Cost累加。
  • 在本例中，SW3从GE0/0/1接口到达根桥的RPC等于接口1的Cost加上接口2的Cost。

STP的基本概念：Port ID