HL-007 生成树协议

HL-007 生成树协议ISSUE 1.1

江西陶瓷工艺美术职业技术学院

STP/RSTP/MSTP 在二层网络上形成树状网络拓扑结构，避免环路。

二层网络环路将导致广播风暴（没有三层网络的 TT

L 机制）和 MAC 地址学习错误。 STP 可以增强网络健壮性，避免单点故障，单链路

故障。

引入

第一章 STP(802.1D) 协议原理第二章 RSTP(802.1W) 协议原理第三章 MSTP(802.1S) 协议原理第四章 STP 的相关配置

第五章 STP 的保护措施

目录

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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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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，并把他们置于阻断 / 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。

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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。

RP – ROOT PORT

Switch A BID Switch A BID =0001 =0001

Switch C BID Switch C BID =1045 =1045

Switch B BID Switch B BID =0050=0050

Switch D BID Switch D BID =0030=0030

DP – DESIGNATED PORT

DP

RP

DP

RP

DP

DP

AP – ALTERNATE PORT

AP

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STP 协议简介常用概念

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。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。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。可选端口 (Alternated Port)— 既不是指定端口，也不是根端口的端口。

RP – ROOT PORT





DP

RP

DP

RP

DPDP

AP

APSwitch D BID Switch D BID =0030=0030

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BPDU 报文结构（ 1 ）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-C2-00-00-00.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。

BPDUBPDUSwitch CSwitch CSwitch BSwitch B

BPDUBPDU

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BPDU 报文结构（ 2 ）

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 地址即发送该配置消息的桥 MAC 地址

L/T: 帧长 LLC Header: 固定的链路头 Payload: BPDU 数据

DMADMA LLC HeaderLLC HeaderSMASMA L/TL/T PayloadPayload

值域值域占用字节占用字节协议协议 IDID 22

协议版本协议版本BPDUBPDU 类型类型

标志位标志位根桥根桥 IDID

根路径开销根路径开销指定桥指定桥 IDID

指定端口指定端口 IDIDMessage AgeMessage Age

1111118844882222

Max AgeMax AgeHello TimeHello Time

Forward DelayForward Delay

222222

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如何确定根桥（ 1 ）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置，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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如何确定根桥（ 2 ）

Switch A BID =0001 Switch A BID =0001

Switch C BID =1045 Switch C BID =1045 Switch B BID =0050Switch B BID =0050

I’m the Root I’m the Root Switch Switch


Switch D BID =0030Switch D BID =0030 I’m the Root I’m the Root Switch Switch


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I’m the Root Switch I’m the Root Switch


Switch D BID =0030Switch D BID =0030I’m the Root Switch I’m the Root Switch

BPDU: Root Switch= 1045


BPDU:


Root Switch= 0001



BPDU: Root Switch = 0050

BPDU: Root Switch = 0050BPDU: R

oot Switc

h = 0030

BPDU: Root S

witch = 00

30

BPDU: Root S

witch = 10

45

BPDU: Root S

witch = 10

45

BPDU: Root S

witch =

0050

BPDU: Root S

witch =

0050

BPDU: Root S

witch =

0001

BPDU: Root S

witch =

0001


BPDU: Root Switch = 1045BPDU: Root Switch = 1045


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Root Switch Root Switch =0001 =0001


I’m the Root I’m the Root SwitchSwitch

Root Switch = Root Switch = 0001 0001

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BPDU:


Root Switch= 0001




BPDU: Root Switch = 0001BPDU: R

oot Switc

h = 0030

BPDU: Root S

witch = 00

30

BPDU: Root S

witch = 00

01

BPDU: Root S

witch = 00

01

BPDU: Root S

witch =

0001

BPDU: Root S

witch =

0001

BPDU: Root S

witch =

0001

BPDU: Root S

witch =

0001


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Root Switch = Root Switch = 00010001


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如何计算 STP Path Cost

Path Cost 的两种定义标准Speed Link type 802.1D cost 802.1t cost10Mbps Half Duplex 100 2,000,000

Full Duplex 95 1,999,999

Aggregated link 90 1,000,000

100Mbps Half Duplex 19 200,000

Full Duplex 18 199,999

Aggregated Link 15 100,000

1000Mbps Full Duplex 4 20,000

Aggregated Link 3 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 Bri

dge ID) ，越小越优。RID/Path Cost/DBID 相同，比较指定端口的 ID (Designa

ted Port ID) ，越小越优。

哪边更优？BPDU BPDU

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BPDU 交换过程Switch A BID =0001 Switch A BID =0001


Switch D BID =0030Switch D BID =0030

2 Gig Aggregated2 Gig Aggregated

Path cost = Path cost = 33

1 Gig1 Gig

Path Cost = Path Cost = 44

1 Gig1 Gig

Path Cost = Path Cost = 44

100M100M

Path Cost = Path Cost = 18 18

100M 100M Path cost Path cost = = 1818

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BPDU 交换过程


Cost to Root = 0Cost to Root = 0

BPDU: Root Switch = 0050BPDU: Root Switch = 0050Cost to Root = 0Cost to Root = 0







Cost to root =0

Cost to root =0

BPDU:


Root Switch= 0001

Cost to Root = 0

Cost to Root = 0



Cost to Root = 0

Cost to Root = 0



Cost to Root = 0

Cost to Root = 0BPDU: R

oot Switc

h = 0030

BPDU: Root S

witch = 00

30

Cost to Root =

0

Cost to Root =

0

BPDU: Root S

witch = 10

45

BPDU: Root S

witch = 10

45

Cost to Root =

0

Cost to Root =

0

BPDU: Root S

witch = 00

50

BPDU: Root S

witch = 00

50

Cost to Root =

0

Cost to Root =

0

BPDU: Root S

witch =

0001

BPDU: Root S

witch =

0001

Cost to Root =

0

Cost to Root =

0

I’m the Root Switch I’m the Root Switch I’m the Root Switch I’m the Root Switch


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BPDU 交换过程






I’m the Root SwitchI’m the Root SwitchLowest Cost to Root = 0Lowest Cost to Root = 0




Cost to root = 3

Cost to root = 3

BPDU:


Root Switch= 0001

Cost to Root = 0

Cost to Root = 0



Cost to Root = 0

Cost to Root = 0



Cost to Root = 18


oot Switc

h = 0030

BPDU: Root S

witch = 00

30

Cost to Root =

0

Cost to Root =

0

BPDU: Root S

witch = 00

01

BPDU: Root S

witch = 00

01

Cost to Root =

3

Cost to Root =

3

BPDU: Root S

witch =

0001

BPDU: Root S

witch =

0001

Cost to Root =

18

Cost to Root =

18

BPDU: Root S

witch =

0001

BPDU: Root S

witch =

0001

Cost to Root =

0

Cost to Root =

0

Root Switch is 0001Root Switch is 0001 Lowest Cost to Root = 3 Lowest Cost to Root = 3


I’m the Root SwitchI’m the Root Switch Lowest Cost to Root = 0 Lowest Cost to Root = 0

Cost to Root =3Cost to Root =3Cost to Root =18Cost to Root =18

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BPDU 交换过程





Switch C BID =1045 Switch C BID =1045 Switch B BID Switch B BID =0050=0050





Cost to root = 3

Cost to root = 3

BPDU:


Root Switch= 0001

Cost to Root = 0

Cost to Root = 0



Cost to Root = 21

Cost to Root = 21



Cost to Root = 7


oot Switc

h = 00

01

BPDU: Root S

witch =

0001

Cost to Root =

21

Cost to Root =

21

BPDU: Root S

witch = 00

01

BPDU: Root S

witch = 00

01

Cost to Root =

3

Cost to Root =

3

BPDU: Root S

witch = 00

01

BPDU: Root S

witch = 00

01

Cost to Root =

7

Cost to Root =

7

BPDU: Root S

witch =

0001

BPDU: Root S

witch =

0001

Cost to Root =

0

Cost to Root =

0



Root Switch = 0001 Root Switch = 0001 Lowest Cost to Root = 21Lowest Cost to Root = 21

Cost to Root =7Cost to Root =7





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BPDU 交换过程










Cost to root = 3

Cost to root = 3

BPDU:


Root Switch= 0001

Cost to Root = 0

Cost to Root = 0



Cost to Root = 11

Cost to Root = 11



Cost to Root = 7


oot Switc

h = 0001

BPDU: Root S

witch = 00

01

Cost to Root =

11

Cost to Root =

11

BPDU: Root S

witch = 00

01

BPDU: Root S

witch = 00

01

Cost to Root =

3

Cost to Root =

3

BPDU: Root S

witch =

0001

BPDU: Root S

witch =

0001

Cost to Root =

7

Cost to Root =

7

BPDU: Root S

witch =

0001

BPDU: Root S

witch =

0001

Cost to Root =

0

Cost to Root =

0









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BPDU 交换过程










Cost to root = 3

Cost to root = 3

BPDU:


Root Switch= 0001

Cost to Root = 0

Cost to Root = 0



Cost to Root = 11

Cost to Root = 11



Cost to Root = 7


oot Switc

h = 00

01

BPDU: Root S

witch =

0001

Cost to Root =

11

Cost to Root =

11

BPDU: Root S

witch =

0001

BPDU: Root S

witch =

0001

Cost to Root =

3

Cost to Root =

3

BPDU: Root S

witch =

0001

BPDU: Root S

witch =

0001

Cost to Root =

7

Cost to Root =

7

BPDU: Root S

witch =

0001

BPDU: Root S

witch =

0001

Cost to Root =

0

Cost to Root =

0










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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 配置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 配置消息较接收的 B

PDU 配置消息更优，则端口为指定端口。可选端口：网桥的端口发送的 BPDU 配置消息较接收的 B

PDU 配置消息更差，则端口为可选端口。

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确定网桥端口角色

Switch B BID =0050Switch B BID =0050



Cost to Root = 11

Cost to Root = 11

BPDU: Root S

witch = 00

01

BPDU: Root S

witch = 00

01

Cost to Root =

7

Cost to Root =

7

BPDU: Root S

witch =

0001

BPDU: Root S

witch =

0001

Cost to Root =

0

Cost to Root =

0

Cost to Root =15Cost to Root =15BPDU: Root Switch = 0001BPDU: Root Switch = 0001



Root Switch is 0001Root Switch is 0001 Lowest Cost to Root = 7Lowest Cost to Root = 7

Best cost to root is 7Best cost to root is 7

Cost of this link to root is 18 (0+18)Cost of this link to root is 18 (0+18)

Result BLOCK LINKResult BLOCK LINK

ALTERNATE PORTALTERNATE PORT这个端口发送的 BPDU 比接收到的 BPDU 更差，被选为可选端口。 7>0

ROOT PORTROOT PORT这个端口到根桥的距离为 7，最近，被选为根端口。

DESIGNATED PORTDESIGNATED PORT这个端口发送的 BPDU 比接收到的 BPDU 更优，被选为指定端口。 7<11



Cost to Root = 7

Cost to Root = 7


RP

DP

APCost to Root =7Cost to Root =7

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确定阻断端口



RP – ROOT PORT







Cost to root = 3

Cost to root = 3

BPDU:


Root Switch= 0001

Cost to Root = 0

Cost to Root = 0



Cost to Root = 11

Cost to Root = 11



Cost to Root = 7

Cost to Root = 7

BPDU: Root S

witch = 00

01

BPDU: Root S

witch = 00

01

Cost to Root =

11

Cost to Root =

11

BPDU: Root S

witch = 00

01

BPDU: Root S

witch = 00

01

Cost to Root =

3

Cost to Root =

3

BPDU: Root S

witch = 00

01

BPDU: Root S

witch = 00

01

Cost to Root =

7

Cost to Root =

7

BPDU: Root S

witch =

0001

BPDU: Root S

witch =

0001

Cost to Root =

0

Cost to Root =

0

Root Switch is 0001Root Switch is 0001 Lowest Cost to Root = Lowest Cost to Root = 3 3







Cost to Root =3Cost to Root =3Cost to Root =18Cost to Root =18BPDU: Root Switch = 0001BPDU: Root Switch = 0001Cost to Root = 7Cost to Root = 7


DPRP

DP

RP

DP

DP


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确定阻断端口

RP – ROOT PORT





DP

RP

DP

RP

DP

DP

AP

AP

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思考题Switch A BID =0001 Switch A BID =0001


PC = 4PC = 4 PC = 8PC = 8

PC = 4PC = 4

DP DP

RP




Both Roots Costs are =8Both Roots Costs are =8BID-A < BID B BID-A < BID B

问题 1 ：哪个端口将被阻断？问题 2 ：如果所有的 PathCost 都相同，哪个端口将被阻断？

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MAC 地址信息的生存期拓扑结构改变会使站点在生成树中的相对位置发生移动，那么网桥原来学习到的 MAC 地址信息就可能变得不正确，所以学习的 MAC 地址信息也要有生存期，如果该时间内没有证明地址的正确，则抛弃这条地址信息。在 STP 中有两个生存期：

拓扑稳定的时候用较长的生存期 .拓扑改变的时候用较短的生存期 .

网络拓扑发生改变的时候，并不是所有的网桥都能够发现这一变化，所以需要把拓扑改变的信息通知到整个网络。

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站点的相对位置发生变化

物理段物理段 AA

物理段物理段 BB

物理段物理段 CC

物理段物理段 EE

物理段物理段 DD

ROOTROOT

B1B1

B2B2

B3B3

B4B4

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拓扑改变消息中标志位的使用DMADMA LLC HeaderLLC HeaderSMASMA L/TL/T PayloadPayload






1111118844882222



222222

7 6 5 4 3 2 1 0

Topology ChangeTopology Change Acknowledgment

FLAG 标志位中 1 至 6 位保留。

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拓扑改变消息的传播ROOTROOT

拓扑改变通知消息拓扑改变通知消息拓扑改变应答消息拓扑改变应答消息拓扑改变消息拓扑改变消息

11

33

22

554455

6666

拓扑改变的触发条件有两个：当 Forwarding 端口转变为其他状

态时；某端口变为 Forwarding 状态，且

交换机具备 DP （交换机为非独立交换机）。

检测到拓扑变化的交换机以 HelloTim

e 为周期持续在根端口向外发送 TCN

报文，到接收到 TCA 为止。收到 TCN 后， Root Bridge 发送的

BPDU 报文中的 TC 位将被置位，维持时间为 ForwardDelay+MaxAge 。

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STP 端口状态端口能力端口能力

不收发任何报文不收发任何报文DisabledDisabled

BlockingBlocking

ListeningListening

LearningLearning

端口状态端口状态

ForwardingForwarding

不接收或转发数据不接收或转发数据 ,,接收但不发送接收但不发送BPDUBPDU，不进行地址学习，不进行地址学习不接收或转发数据不接收或转发数据 ,,接收并发送接收并发送 BPBPDUDU，不进行地址学习，不进行地址学习不接收或转发数据不接收或转发数据 ,,接收并发送接收并发送 BPBPDUDU，开始地址学习，开始地址学习接收并转发数据接收并转发数据 ,,接收并发送接收并发送 BPDBPDUU ，进行地址学习，进行地址学习

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STP 端口状态迁移DisabledDisabled

ListeningListening

BlockingBlocking


LearningLearning

11 ））端口 enabled 22 ））端口 disabled

33 ））端口被选为根端口或指定端口 44 ））端口被选为备用端口（阻塞）55 ）） Forward Delay延时

（（ 11 ））（（ 22 ））（（ 11 ，， 22 ））

（（ 11 ，， 22 ））

（（ 11 ，， 22 ））（（ 11 ））（（ 22 ））

（（ 44 ））

（（ 44 ））（（ 55 ））

（（ 44 ））（（ 55 ））（（ 33 ））

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STP 定时器STP 定时器 .

Hello Timer: 根桥生成 BPDU 配置消息的周期，缺省时间为 2 秒钟。Forward Delay: 配置消息传播到全网的最大时延。缺省为 15 秒钟。Message Age: 从根桥生成 BPDU 配置消息开始，到当前时间为止配置消息的存活时间。Max Message Age:BPDU 配置消息存活的最大时间。

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STP 的不足

缺省情况下一个端口从 Blocking 状态过渡到 Forwarding 状态至少需要 30秒钟（两倍的 Forward Delay ）。对于一个拓扑不稳定网络，会导致网络的长时间中断。

Power UpPower Up BlockingBlocking ListeningListening LearningLearning ForwardingForwarding

DisabledDisabled

Forward Delay Timer

Forward Delay Timer



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RSTP 协议原理新的端口角色和状态新的 BPDU 报文结构RSTP 的重大改进新的拓扑变化通告机制与 802.1D 的兼容RSTP 的不足

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RSTP 的端口状态

STP(802.1D)

Port State

RSTP(802.1W)

Port State

Is Port Included in

Active Topology?

Is Port Learning

MAC Addresses?

Disabled Discarding No No

Blocking Discarding No No

Listening Discarding Yes No

Learning Learning Yes Yes

Forwarding Forwarding Yes Yes

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RSTP 的端口角色Root Port— 根端口Designated Port— 指定端口Alternate Port— 可选端口Backup Port—备份端口

SwitchSwitch

Root Switch

DP

DP

DP

RP RP

AP BP

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RSTP 的 BPDU格式DMADMA LLC HeaderLLC HeaderSMASMA L/TL/T PayloadPayload






1111118844882222



222222

协议版本由 0x00 变为 0x02

7 6 5 4 3 2 1 0

Topology Change

Topology Change AckAgreement

ForwardingLearning

Proposal

00 Unknow01 Alternate/Backup10 Root Port 11 Designated Port

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RSTP 的重大改进一如果旧的根端口已经进入阻塞状态，而且新根端口连接的对端交换机的指定端口处于 Forwarding 状态，在新拓扑结构中的根端口可以立刻进入转发状态。

LAN CLAN C

TO ROOTTO ROOT

LAN CLAN C

LAN ALAN A LAN BLAN B

FF FF指定端口指定端口指定端口指定端口

根端口根端口阻塞端口阻塞端口 FF

LAN ALAN A LAN BLAN B

FF FF指定端口指定端口指定端口指定端口

根端口根端口阻塞端口阻塞端口FF

TO ROOTTO ROOT

SwitchC SwitchC

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网络边缘的端口，即直接与终端相连，而不是和其它网桥相连的端口可以直接进入转发状态，不需要任何延时。

RSTP 的重大改进二

根端口根端口边缘端口边缘端口 LAN ALAN A


TO ROOTTO ROOT

阻塞端口阻塞端口

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RSTP 的重大改进三增加了网桥之间的协商机制— Proposal/Agreement 。指定端口可以通过与相连的网桥进行一次握手，快速进入转发状态。其中 Proposal报文为正常的 BPDU 报文，且 Proposal Bit 位置位。 Agreement 报文为 Proposal 报文的拷贝，且以 Agreement Bit代替 Proposal Bit 位置位。

1. Proposal

2. Sync(unchanged)

2. Sync(Discarded)

2. Sync(unchanged)

3. AgreementP0

Root Switch

P1

P4P3

P2

P0: Designated PortP1: New Root PortP2: Alternated PortP3: Designated PortP4: Edge Port

Root Switch

Switch A

Switch B Switch C

Switch D

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协商必须在点对点链路上进行（全双工链路）两种端口状态不受协商机制影响：

可选端口（ Alternated Port)边缘端口（ Edge Port)

协商机制的要求

LAN ALAN A

非点到点链路非点到点链路

指定端口指定端口

指定端口指定端口指定端口指定端口

协商的扩散协商的扩散

1. Proposal2. Agreement

Switch A

Switch CSwitch B

Root Switch

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RSTP 的改进效果第一种改进的效果：发现拓扑改变到恢复连通性的时间可达数毫秒，并且无需传递配置消息。第二种改进的效果：边缘端口的状态变化不影响网络连通性，也不会造成回路，所以进入转发状态无需延时。第三种改进的效果：网络连通性可以在交换两个配置消息的时间内恢复，即握手的延时；最坏情况下，握手从网络的一边开始，扩散到网络的另一边缘的网桥，网络连通性才能恢复。比如当网络直径为 7 的时候，要经过 6次握手。

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RSTP 拓扑改变消息的传播

TCN

Root Switch Root Switch

TC TC

回顾一下 STP 的 TCN 传播 -STP 拓扑改变分为两部分：利用 TCN BPDU 将拓扑变化上报到根桥。根桥通过将 FLAG 中的 TC 比特置位（持续时间 Max Age) ，通知所有其它交换机。

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RSTP 拓扑改变消息的传播

TC

Root Switch

拓扑改变检测：只有非边缘端口转变为 Forwarding 状态时，产生拓扑改变。

检测到拓扑改变后的动作：在两倍 Hello 时间内向所有指定端口和根端口发送 TC 置位 BPDU 报文。清除从以上端口学习的 MAC 地址。

拓扑改变传播：不再使用 TCN 报文。报文传送更直接迅速。

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与 802.1D 相兼容

802.1W 802.1W 802.1D

802.1W与 802.1D 相兼容：RSTP 的端口在三秒钟定时器后接收到 STP 的报文，则端口协议将切换到 STP 协议。切换到 STP 协议的 RSTP 端口将丧失快速收敛特性。出现 STP 与 RSTP 混用的情况，建议将 STP 设备放在网络边缘。

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RSTP 协议的不足

VLAN 10,20 VLAN 10,20

802.1W与 802.1D 相比有了巨大的进步，他解决了交换网络的快速收敛问题。但 RSTP 和 STP还存在一个共同的不足，就是两种协议都是单生成树协议，不能形成基于 VLAN 的多生成树协议，在如右图所示的环境下不能实现链路的分担。



目录

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MSTP 协议原理STP/RSTP/MSTP 的比较MSTP 的 BPDU 报文结构MSTP 的基本概念端口状态和端口角色MSTP 的工作原理

www.h3c.com 53

STP/RSTP/MSTP 的比较生成树目前包含三种协议：

单生成树协议（ STP ）协议版本号为 0

快速生成树协议（ RSTP ）协议版本号为 2

多生成树协议（ MSTP ）协议版本号为 3

www.h3c.com 54

STP/RSTP/MSTP 的比较STP 的特性

形成一棵无环路的树：解决广播风暴并实现冗余备份RSTP 的特性

形成一棵无环路的树：解决广播风暴并实现冗余备份快速收敛

MSTP 的特性形成一棵无环路的树：解决广播风暴并实现冗余备份快速收敛形成多棵生成树实现负载均衡

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STP/RSTP/MSTP 的比较

一个交换机可能被包含在多个生成树实例中各多生成树实例相互独立转发数据

VLAN 2

VLAN 2

VLAN 3

VLAN 3VLAN 2 数据流VLAN 3 数据流

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MSTP 的基本概念

Region 1

Region 3

Region 4

CST

Region 3:VLAN mapping:VLAN 3 to Instance 3VLAN 5 to Instance 5VLAN others to IST




IST

MSTI

CIST ROOT

IST Master

Region ROOT

Region 2

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MSTP 的基本概念 CST ：公共生成树（ Common spanning tree ）。 IST

内部生成树（ Internal spanning tree ）。内部生成树是多生成树的一个特殊实例（ instance ID= 0 ）。这个实例做为 CIST 的一部分不管配置与否永远存在。

CIST公共内部生成树（ Common and internal spanning tree ）。公共内部生成树是由所有 IST ， STP 交换机和 RSTP 交换机组成的一棵贯穿整个网络的树。

MSTI多生成树实例（ Multiple spanning tree instance ）。每一个 MSTI 都有唯一的实例 ID标识（ ID取值范围为 1－ 16 ）。

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MSTP 的基本概念 MST区域（ MST region ）

域名（ Region name ）。修正级别（ Revision level ） ( 目前保留 ) 。实例和 VLAN 的映射。所有拥有相同域配置（ region-configuration ）的 MSTP 交换机必须连续。

总根（ CIST Root ）由网络中所有交换机竞选出的优先级最高的交换机成为总根。

域根（ Region Root ）在一个域内拥有相同域配置的 MSTP 交换机为某一多生成树实例竞选出的优先级最高的交换机成为该生成树实例的域根。

主交换机（ Master Bridge ）主交换机也就是 IST Master ，它是域内距离总根最近的交换机。

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MSTP 端口角色 -CIST

Region 3Region 2

Region 1

Region 4

CIST ROOT

M/R Port

DP

DPMaster/Root Port

Alternate Port

Backup port

Designated Port

DP

M/R P

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根端口 /主端口（ Root Port/Master Port ）交换机上到总根具有最短路径的端口成为根端口（ Root Port ），如果

该交换机是主交换机，则相应的根端口为该域的主端口。根端口负责向总根转发数据流量

指定端口（ Designated Port ）局域网上到总根具有最短路径的端口成为指定端口指定端口负责为所在的局域网转发数量流量

可选端口（ Alternate Port ）局域网上处于备份地位的端口成为可选端口可选端口不转发数据流量

备份端口（ Backup Port ）交换机上连接到自己且端口状态为丢弃的端口成为备份端口

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MSTP 端口角色 / 状态与行为Root/Master port

根端口具有三种端口状态： Discarding ：接受 BPDU ，不转发业务数据包 Learning ：接受和发送 BPDU ，但不转发业务数据包 Forwarding ：转发所有数据包

Designated port 指定端口具有三种端口状态：

Discarding ：接受 BPDU ，不转发业务数据包 Learning ：接受和发送 BPDU ，但不转发业务数据包 Forwarding ：转发所有数据包

Alternated port 只有一种端口状态： discarding 接受 BPDU ，不转发业务数据包

Backup port 只有一种端口状态： discarding 接受 BPDU ，不转发业务数据包

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MSTP工作原理 -BPDU格式

MSTI 配置消息格式

MST 配置消息格式

BPDU 配置消息格式：

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MSTP工作原理 -BPDU 比较原则MSTP 配置消息优劣比较原则 :

CIST RootBridge ID

External Root Path Cost: ERPC

Regional Root ID

Internal Root Path Cost: IRPC

DesignatedBridge ID

DesignatedPort ID

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MSTP工作原理 - 端口角色确定选择总根

具有最小桥 ID 的交换机成为总根选择 IST Master （针对 MST 域）

域内具有最小外部根路径值的交换机成为主交换机选择根端口

接受最优配置消息的端口成为根端口选择指定端口

LAN 上具有最优端口优先级向量的端口成为指定端口选择端口

端口发送的配置消息劣于接受到的配置消息的端口成为选择端口备份端口

端口发送的配置消息劣于接受到的配置消息，且接受到的配置消息来源于本交换机。

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Region 3Region 2

Region 1

Region 4

CIST ROOT

M/R Port

DP

DPMaster/Root Port

Alternate Port

Backup port

Designated Port

DP

M/R P

CSTIST

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MSTP工作原理 -MSTI

MSTI 生成树的形成：选择域根

域内相应实例内具有最小 BridgeID 的交换机成为域根选择根端口，指定端口，选择端口和备份端口

上述端口的选择和 CIST类似注意：

MSTI 的优先级向量不包括 CIST RootBridge 和 ERPC

如 {RegionRoot: IRPC: DB: DP}

最优优先级向量的比较和 CIST 的类似

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MSTP 的工作原理 -MSTI

Region 3

Region 1

Region 4

CST




Region 4: VLAN mapping:VLAN 4 to Instance 4VLAN 5 to Instance 5VLAN others to IST

CIST ROOT

Region 2

M/R Port

DP

M/R Port

DP

AP M/R Port

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MSTP工作原理 -MSTI实例Master

Region Root

MSTI 2Master

Region Root

MSTI 3

Root Port

Designated Port

Master Region Root

Region Root

VLAN 2 map to instance 2VLAN 3 map to instance 3Others map to instance 0

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Region 3

Region 1

Region 4

CST

Revision level: 0VLAN mapping:VLAN 3 to Instance 3VLAN 5 to Instance 5VLAN others to IST




CIST ROOT

Region 2

M/R Port

DP

M/R Port

DP

AP M/R Port

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MSTP工作原理 -MSTI实例


CIST Root

Region Root

Region Root

MSTI 2

Region Root

MSTI 4

Region Root

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Region 3

Region 1

Region 4

CST





CIST ROOT

Region 2

M/R Port

DP

M/R Port

DP

AP M/R Port

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Designated Port

Root Port


Master Region Root

Region Root

Master

Region RootMSTI 3

Master Region Root

MSTI 5

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Region 3

Region 1

Region 4

CST





CIST ROOT

Region 2

M/R Port

DP

M/R Port

DP

AP M/R Port

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CIST Root

Region Root

Region Root

MSTI 4

Region Root

MSTI 5

Region Root

Master

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Region 3

Region 1

Region 4

CST





CIST ROOT

Region 2

M/R Port

DP

M/R Port

DP

AP M/R Port

Region Root

Region Root

Region Root

Region Root

Region Root

Region Root

Region Root

Region Root

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Region 3

Region 1

Region 4

CST





CIST ROOT

Region 2

M/R Port

DP

M/R Port

DP

AP M/R Port

Region Root

Region Root

Region Root

Region Root

Region Root

Region Root

Region Root

VLAN2PC1

VLAN2

PC2

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Region 3

Region 1

Region 4

CST

Region 3 :VLAN mapping:VLAN 3 to Instance 3VLAN 5 to Instance 5VLAN others to IST




CIST ROOT

Region 2

M/R Port

DP

M/R Port

DP

AP M/R Port

Region Root

Region Root

Region Root

Region Root

Region Root

Region Root

Region Root

VLAN3PC1

VLAN3

PC2



目录

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STP 相关配置 - 开启 STP

生成树在交换机缺省是关闭的，如果组网中可能存在路径回环，则要通过命令开启生成树功能：

[Quidway] stp enable

如果确定某个端口连接的部分不存在回路，则可以通过命令关闭该端口的生成树功能：

[Quidway-Ethernet0/1] stp disable

也可以根据需要关闭交换机的生成树功能 ,或者开启某个端口的生成树功能。

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STP 相关配置 -MSTP

大多数交换机的缺省 STP模式为 RSTP ，可以通过命令改变： [Quidway] stp mode [stp,rstp,mstp]

配置生成树实例： [Quidway] stp region-configuration --进入域配置。

[SwitchA-mst-region]region-name test -- 配置域名。

[SwitchA-mst-region]instance 1 vlan 10 to 20 -- 配置 STP 多实例

与 VLAN映射关系。 [SwitchA-mst-region]active region-configuration --激活域配置

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STP/MSTP 相关配置 - 可配参数生成树可配置参数包括 :

网桥的优先级（ BridgePriority ）端口的优先级（ PortPriority ）端口对应链路的路径开销（ PortPathCost ）三个重要的定时器参数（ HelloTime/Max Age/ForwardDela

y ）整个交换网络的直径（ BridgeDiameter ）

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STP/MSTP 相关配置参数名称参数名称缺省值缺省值值域值域配置视图配置视图

BridgePriorityBridgePriority 3276832768 系统视图系统视图PortPriorityPortPriority 128128 00－－ 10241024 （步长：（步长： 1616 ））PortPathCostPortPathCost 20,00020,000

Max AgeMax Age 20s20s 66－－ 4040

Hello TimeHello Time 2s2s 11－－ 1010

Forward DelayForward Delay 15s15s 44－－ 3030

Bridge DiameterBridge Diameter 77 …………

00－－ 6144061440 （步长：（步长： 40964096 ））端口视图端口视图端口视图端口视图系统视图系统视图系统视图系统视图系统视图系统视图系统视图系统视图

11－－ 200,000200,000

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STP 配置 - 选取合适的根桥网桥 ID 由两部分组成 :

BridgePriority+BridgeMacAddress

如果网络中的所有交换机都在缺省配置下，根据配置消息比较原则， MAC 地址最小的交换机被选为根桥，但是该交换机未必是理想的根桥，可以通过命令配置 Bridge Priority 将合适的交换机推举为根桥

[Quidway] stp priority bridge-priority

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STP 配置 - 配置端口开销从本网桥到根桥的路径上所有经过端口的端口开销之和为 " 根路

径开销 " ，可以通过命令来改变端口开销的值[Quidway-Ethernet0/1] stp cost cost

链路速率链路速率推荐值推荐值推荐取值范围推荐取值范围值域值域<=110kb/s<=110kb/s

1Mb/s1Mb/s10Mb/s10Mb/s100Mb/s100Mb/s1Gb/s1Gb/s10Gb/s10Gb/s100Gb/s100Gb/s1Tb/s1Tb/s10Tb/s10Tb/s

200,000,000200,000,00020,000,00020,000,0002,000,0002,000,000200,000200,00020,00020,0002,0002,000200200202022

20,000,00020,000,000 －－ 200,000,000200,000,0002,000,0002,000,000 －－ 200,000,000200,000,000

200,000200,000－－ 20,000,00020,000,00020,00020,000－－ 2,000,0002,000,000

2,0002,000－－ 200,000200,000200200－－ 20,00020,000

2020－－ 2000200022－－ 20020011－－ 2020

11－－ 200,000,000200,000,00011－－ 200,000,000200,000,00011－－ 200,000,000200,000,00011－－ 200,000,000200,000,00011－－ 200,000,000200,000,00011－－ 200,000,000200,000,00011－－ 200,000,000200,000,00011－－ 200,000,000200,000,00011－－ 200,000,000200,000,000

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STP 相关配置 - 端口优先级根据配置消息比较原则，有时候会比较端口 ID

端口 ID 由两部分组成 : PortPriority+PortIndex ，其中端口优先级部分是可配置的，命令格式为 :

[Quidway-Ethernet0/1] stp port priority port-priority

LANLAN

平行链路平行链路多个端口连接到一个网段多个端口连接到一个网段

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STP 相关配置 -Hello time

hello time 的配置需要注意：较长的 hello time 可以降低生成树计算的消耗；较短的 hello tim

e 可以在丢包率较高的时候，增强生成树的健壮性。但是，过长的 hellotime会导致链路故障的错误判断；过短的 he

llotime会导致频繁发送配置消息，增大 CPU 和网络负担。

命令格式为： [Quidway] stp timer hello centiseconds

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STP 相关配置 -Max Age

max age 的配置需要注意：过长的 Max Age会导致链路故障不能被及时发现；过短的 Max Age 可能会在网络拥塞的时候使交换机误认为链路故障，造成频繁的生成树重新计算。

命令格式为： [Quidway] stp timer max-age centiseconds

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STP 相关配置 -Forward Delay

forward delay 的配置需要注意：过长的 Forward Delay会导致生成树的收敛太慢；过短的 Forward Delay 可能会在拓扑改变的时候，引入暂时的路

径回环。

命令格式为： [Quidway] stp timer forward-delay centiseconds

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STP 相关配置 - 网络直径网络直径的定义为：任意两台终端设备之间通过的交换机数目的

最大值改变网络直径会间接影响到 Max Age 和 Forward Delay 这两个

参数的值，而且这种影响比直接手工配置两个参数较为客观。所以当网络中加入交换机可以通过改变网络直径参数来达到适应

网络状况的目的。

命令格式为： [Quidway] stp bridge-diameter bridgenum

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STP监控与维护显示生成树协议统计和状态信息的命令： display stp [ interface

interface_list ]

清除生成树协议统计和状态信息的命令： reset stp [ interface in

terface_list ]



目录

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STP 的保护措施BPUD-Protection

Root-Protection

Loop-Detection

Loop-Protection

DLDP

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BPDU-Protection

Edge Port

Edge Port

???

配置命令（系统视图下）：Stp bpdu-protection

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Root-protection

Priority:0Mac:00-00-00-00-00-01

Root Bridge???

以太网接口视图下配置：Stp root-protection

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Loop-Detection

Layer2 network

STP 功能关闭，端口环回。

以太网接口视图下配置：Stp loop-detection

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Loop-Protection

Layer2 network

RP AP

链路单通，单向BPDU报文丢失，导致环路。

以太网接口视图下配置：Stp loop-protection

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DLDP- 单通故障检测DLDP enable

DLDP enable

DLDP 协议是否能达到 Advertisement 状态？

DLDP enable

DLDP enable

是， DLDP 协议开启端口。

否， DLDP 协议关闭端口。对于光口：在系统视图下执行 DLDP enable对于电口：在接口视图下执行 DLDP enable

STP 协议：形成一棵无环路的树，解决广播风暴并实现冗余备份

RSTP 协议：形成一棵无环路的树，解决广播风暴并实现冗余备份，快速收敛

MSTP 协议：形成一棵无环路的树，解决广播风暴并实现冗余备份，快速收敛，形成多棵生成树实现负载均衡

生成树协议相关配置 STP/RSTP/MSTP 的保护机制

本章总结

Documents

HL-007 生成树协议