絡(luò)工程師認(rèn)證—生成樹(shù)協(xié)議)
STP 就是網(wǎng)絡(luò)里的“紅綠燈”和“自動(dòng)斷路保險(xiǎn)絲”它的核心任務(wù)就是在一堆連接成環(huán)的交換機(jī)中邏輯上“掐斷”一條路把環(huán)形拓?fù)湫藜舫梢豢脽o(wú)環(huán)路的樹(shù)形拓?fù)浞乐箶?shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)里“鬼打墻”無(wú)限循環(huán)。本博客將總結(jié)梳理STP原理與配置。文章目錄一、為什么必須要有 STP—— 沒(méi)有它的世界“一秒崩”1、廣播泛濫2、MAC 地址漂移二、STP 選舉全流程——全程奉行“越小越優(yōu)”1、第一步選“根橋”Root Bridge—— 全網(wǎng)的老大2、第二步選“根端口”Root Port—— 每臺(tái)非根橋交換機(jī)上唯一的“上通路”1比較到達(dá)根橋的“根路徑開(kāi)銷”開(kāi)銷越小越優(yōu)。開(kāi)銷默認(rèn)與帶寬成反比千兆開(kāi)銷 4百兆 19。2如果開(kāi)銷相同比較對(duì)端交換機(jī)的橋 ID越小越優(yōu)。3如果對(duì)端橋 ID 也一樣比如兩臺(tái)交換機(jī)用兩條線互聯(lián)比較對(duì)端端口 ID端口優(yōu)先級(jí) 端口編號(hào)越小越優(yōu)。4如果還分不出來(lái)比較本端端口 ID。3、第三步選“指定端口”Designated Port—— 每條鏈路上的“上通路”三、端口狀態(tài)機(jī)——從“暗戀”到“結(jié)婚”的 50 秒四、STP 的改良版——RSTP快速生成樹(shù)1、端口角色細(xì)分2、邊緣端口Edge Port3、P/A 機(jī)制提議/同意五、MSTP多生成樹(shù)—— 華為 HCIP 必考重點(diǎn)六、HCIP 常見(jiàn)考點(diǎn)與避坑指南1、設(shè)備重啟/網(wǎng)絡(luò)升級(jí)后數(shù)據(jù)要等多久才通2、TC-BPDU 拓?fù)渥兏鼨C(jī)制3、根橋位置一定要規(guī)劃好4、保護(hù)功能要加上防網(wǎng)絡(luò)震蕩七、總結(jié)1、口訣2、核心總結(jié)一、為什么必須要有 STP—— 沒(méi)有它的世界“一秒崩”在沒(méi)有 STP 的環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)中比如兩臺(tái)交換機(jī)連了兩根線只要一開(kāi)機(jī)廣播風(fēng)暴瞬間產(chǎn)生1、廣播泛濫一個(gè)廣播包比如 ARP 請(qǐng)求被交換機(jī) A 發(fā)到交換機(jī) BB 又發(fā)回 AA 再發(fā)回 B……瞬間復(fù)制出海量數(shù)據(jù)包幾秒內(nèi)就把帶寬占滿網(wǎng)絡(luò)直接癱瘓。2、MAC 地址漂移同一個(gè) MAC 地址一會(huì)兒從端口 1 學(xué)到的一會(huì)兒又從端口 2 學(xué)到的。交換機(jī) CPU 忙于刷新 MAC 表導(dǎo)致設(shè)備宕機(jī)。比喻就像一群人圍成一個(gè)圈傳話第一個(gè)人說(shuō)“你好”傳給第二個(gè)第二個(gè)傳給第三個(gè)……傳回第一個(gè)人時(shí)他又說(shuō)一句“你好”結(jié)果圈子里全是重復(fù)的聲音誰(shuí)也聽(tīng)不清。STP 的作用自動(dòng)阻塞環(huán)路上的某一個(gè)端口把“物理上的環(huán)”變成“邏輯上的樹(shù)”。如果主路斷了阻塞端口會(huì)自動(dòng)打開(kāi)實(shí)現(xiàn)高可用。二、STP 選舉全流程——全程奉行“越小越優(yōu)”請(qǐng)注意這里的選舉規(guī)則和 OSPF 的 DR 選舉越大越優(yōu)完全相反。在 STP 里數(shù)值越小的越優(yōu)記住這個(gè)原則下面的流程就順了。1、第一步選“根橋”Root Bridge—— 全網(wǎng)的老大選舉規(guī)則比較 橋 IDBridge ID。橋 ID 橋優(yōu)先級(jí)16 位 MAC 地址48 位。規(guī)則先比優(yōu)先級(jí)默認(rèn)都是 32768數(shù)字小的贏如果優(yōu)先級(jí)相同MAC 地址小的贏。口訣“根橋選老大優(yōu)先級(jí)低當(dāng)家相同看 MAC越小越稱霸”你可以在配置中修改優(yōu)先級(jí)讓特定性能最強(qiáng)的交換機(jī)當(dāng)選# 修改優(yōu)先級(jí)為 4096一定要比默認(rèn)的 32768 小不然改了個(gè)寂寞stp priority4096更專業(yè)的偷懶命令stp root primary系統(tǒng)自動(dòng)把優(yōu)先級(jí)設(shè)為 0穩(wěn)當(dāng)根橋。2、第二步選“根端口”Root Port—— 每臺(tái)非根橋交換機(jī)上唯一的“上通路”目的每臺(tái)非根橋交換機(jī)都要選出一個(gè)離根橋最近的端口作為通往根橋的唯一路徑。選舉規(guī)則1比較到達(dá)根橋的“根路徑開(kāi)銷”開(kāi)銷越小越優(yōu)。開(kāi)銷默認(rèn)與帶寬成反比千兆開(kāi)銷 4百兆 19。2如果開(kāi)銷相同比較對(duì)端交換機(jī)的橋 ID越小越優(yōu)。3如果對(duì)端橋 ID 也一樣比如兩臺(tái)交換機(jī)用兩條線互聯(lián)比較對(duì)端端口 ID端口優(yōu)先級(jí) 端口編號(hào)越小越優(yōu)。4如果還分不出來(lái)比較本端端口 ID。比喻村里所有人都要去村長(zhǎng)家根橋每個(gè)人都得找到離村長(zhǎng)最近的一條路走到村口根端口。3、第三步選“指定端口”Designated Port—— 每條鏈路上的“上通路”目的每一條鏈路上都需要選出一個(gè)端口負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)。選舉規(guī)則比較兩個(gè)端口各自的“到達(dá)根橋的開(kāi)銷”開(kāi)銷小的成為指定端口。如果有一條鏈路的兩個(gè)端口開(kāi)銷相同那就比對(duì)端橋 ID小的贏。STP 結(jié)果既不是“根端口”也不是“指定端口”的那個(gè)端口就會(huì)被阻塞Alternate/Discarding 狀態(tài)。三、端口狀態(tài)機(jī)——從“暗戀”到“結(jié)婚”的 50 秒傳統(tǒng) STP 為了防環(huán)端口從開(kāi)啟到轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)要經(jīng)歷 5 個(gè)狀態(tài)必須記牢狀態(tài)收 BPDU發(fā) BPDU學(xué) MAC轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)比喻Disabled禁用????被管理員拉黑了Blocking阻塞????暗戀只偷看信息不表白Listening偵聽(tīng)????約會(huì)互相了解確定角色Learning學(xué)習(xí)????試同居記 MAC 地址準(zhǔn)備正式干活Forwarding轉(zhuǎn)發(fā)????結(jié)婚正常收發(fā)數(shù)據(jù)關(guān)鍵時(shí)間默認(rèn) 阻塞(20s) 偵聽(tīng)(15s) 學(xué)習(xí)(15s) 50秒 才能收斂。HCIP 必考題傳統(tǒng) STP 收斂時(shí)間是 30~50 秒四、STP 的改良版——RSTP快速生成樹(shù)傳統(tǒng) STP 太慢了網(wǎng)絡(luò)掛了要等 50 秒才切通這在現(xiàn)在的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)里根本無(wú)法接受。于是有了 RSTP802.1w收斂時(shí)間縮短到 1-2 秒。RSTP 的核心改進(jìn)考點(diǎn)的精髓1、端口角色細(xì)分增加了 備用端口Alternate 和 備份端口Backup。阻塞的端口不再“傻等”而是時(shí)刻監(jiān)聽(tīng)鄰居狀態(tài)。2、邊緣端口Edge Port連接電腦的端口一插上就直接進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)不參與 STP 計(jì)算極大提高設(shè)備上線速度。3、P/A 機(jī)制提議/同意這是 RSTP 最大的黑科技兩條交換機(jī)互聯(lián)時(shí)通過(guò)“握手”直接快速切換不需要等那 50 秒計(jì)時(shí)器。BPDU 不再是單純被動(dòng)的“心跳包”而是帶上了請(qǐng)求/回復(fù)標(biāo)記。配置命令# 模式改成 RSTPstp mode rstp# 把連接電腦的端口設(shè)為邊緣端口加速開(kāi)機(jī)interface GigabitEthernet0/0/1 stp edged-portenable五、MSTP多生成樹(shù)—— 華為 HCIP 必考重點(diǎn)前面說(shuō)的 STP 和 RSTP雖然能破環(huán)但都只有一個(gè)樹(shù)一棵樹(shù)管所有 VLAN。如果全網(wǎng)所有 VLAN 的流量都走一條路徑那條路會(huì)非常擁堵MSTP多生成樹(shù)實(shí)例就是把“一棵樹(shù)”變成“多棵樹(shù)”。核心思想把多個(gè) VLAN 映射到一個(gè)“實(shí)例Instance”里。效果比如實(shí)例 1 處理 VLAN 10阻塞鏈路 A實(shí)例 2 處理 VLAN 20阻塞鏈路 B。優(yōu)點(diǎn)VLAN 10 走 A 路VLAN 20 走 B 路。不僅破了環(huán)還實(shí)現(xiàn)了負(fù)載分擔(dān) 這也是企業(yè)交換機(jī)默認(rèn)使用的模式。六、HCIP 常見(jiàn)考點(diǎn)與避坑指南1、設(shè)備重啟/網(wǎng)絡(luò)升級(jí)后數(shù)據(jù)要等多久才通默認(rèn) STP30~50 秒。如果忘開(kāi)邊緣端口你插個(gè)電腦都要等 30 秒才能上網(wǎng)RSTP/MSTP開(kāi)啟邊緣端口后電腦秒通。2、TC-BPDU 拓?fù)渥兏鼨C(jī)制當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兞吮热缃粨Q機(jī)重啟交換機(jī)會(huì)發(fā)送 TC-BPDU通知其他交換機(jī)快速刷新 MAC 地址表否則老的表項(xiàng)會(huì)指向錯(cuò)誤端口。3、根橋位置一定要規(guī)劃好不要默認(rèn)讓性能差的舊交換機(jī)當(dāng)根橋。一般把核心層交換機(jī)強(qiáng)行配置為 stp root primary。4、保護(hù)功能要加上防網(wǎng)絡(luò)震蕩BPDU 保護(hù)邊緣端口如果收到了 BPDU說(shuō)明有人亂接交換機(jī)直接關(guān)閉該端口防止網(wǎng)絡(luò)癱瘓。根保護(hù)防止有人私接更高優(yōu)先級(jí)的交換機(jī)導(dǎo)致根橋被搶網(wǎng)絡(luò)震蕩。七、總結(jié)1、口訣STP 選路看數(shù)字越小越優(yōu)記清楚。根橋 ID 最小當(dāng)開(kāi)銷決定誰(shuí)轉(zhuǎn)發(fā)。阻塞監(jiān)聽(tīng)加學(xué)習(xí)五十秒后變轉(zhuǎn)發(fā)。RSTP 加邊緣一秒閃通才像話。MSTP 多實(shí)例負(fù)載分擔(dān)全靠它2、核心總結(jié)STP/RSTP 是為了“防環(huán)”MSTP 是為了“防環(huán)且不浪費(fèi)帶寬”。 華為HCIP網(wǎng)絡(luò)工程師認(rèn)證—生成樹(shù)協(xié)議
STP 就是網(wǎng)絡(luò)里的“紅綠燈”和“自動(dòng)斷路保險(xiǎn)絲”它的核心任務(wù)就是在一堆連接成環(huán)的交換機(jī)中邏輯上“掐斷”一條路把環(huán)形拓?fù)湫藜舫梢豢脽o(wú)環(huán)路的樹(shù)形拓?fù)浞乐箶?shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)里“鬼打墻”無(wú)限循環(huán)。本博客將總結(jié)梳理STP原理與配置。文章目錄一、為什么必須要有 STP—— 沒(méi)有它的世界“一秒崩”1、廣播泛濫2、MAC 地址漂移二、STP 選舉全流程——全程奉行“越小越優(yōu)”1、第一步選“根橋”Root Bridge—— 全網(wǎng)的老大2、第二步選“根端口”Root Port—— 每臺(tái)非根橋交換機(jī)上唯一的“上通路”1比較到達(dá)根橋的“根路徑開(kāi)銷”開(kāi)銷越小越優(yōu)。開(kāi)銷默認(rèn)與帶寬成反比千兆開(kāi)銷 4百兆 19。2如果開(kāi)銷相同比較對(duì)端交換機(jī)的橋 ID越小越優(yōu)。3如果對(duì)端橋 ID 也一樣比如兩臺(tái)交換機(jī)用兩條線互聯(lián)比較對(duì)端端口 ID端口優(yōu)先級(jí) 端口編號(hào)越小越優(yōu)。4如果還分不出來(lái)比較本端端口 ID。3、第三步選“指定端口”Designated Port—— 每條鏈路上的“上通路”三、端口狀態(tài)機(jī)——從“暗戀”到“結(jié)婚”的 50 秒四、STP 的改良版——RSTP快速生成樹(shù)1、端口角色細(xì)分2、邊緣端口Edge Port3、P/A 機(jī)制提議/同意五、MSTP多生成樹(shù)—— 華為 HCIP 必考重點(diǎn)六、HCIP 常見(jiàn)考點(diǎn)與避坑指南1、設(shè)備重啟/網(wǎng)絡(luò)升級(jí)后數(shù)據(jù)要等多久才通2、TC-BPDU 拓?fù)渥兏鼨C(jī)制3、根橋位置一定要規(guī)劃好4、保護(hù)功能要加上防網(wǎng)絡(luò)震蕩七、總結(jié)1、口訣2、核心總結(jié)一、為什么必須要有 STP—— 沒(méi)有它的世界“一秒崩”在沒(méi)有 STP 的環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)中比如兩臺(tái)交換機(jī)連了兩根線只要一開(kāi)機(jī)廣播風(fēng)暴瞬間產(chǎn)生1、廣播泛濫一個(gè)廣播包比如 ARP 請(qǐng)求被交換機(jī) A 發(fā)到交換機(jī) BB 又發(fā)回 AA 再發(fā)回 B……瞬間復(fù)制出海量數(shù)據(jù)包幾秒內(nèi)就把帶寬占滿網(wǎng)絡(luò)直接癱瘓。2、MAC 地址漂移同一個(gè) MAC 地址一會(huì)兒從端口 1 學(xué)到的一會(huì)兒又從端口 2 學(xué)到的。交換機(jī) CPU 忙于刷新 MAC 表導(dǎo)致設(shè)備宕機(jī)。比喻就像一群人圍成一個(gè)圈傳話第一個(gè)人說(shuō)“你好”傳給第二個(gè)第二個(gè)傳給第三個(gè)……傳回第一個(gè)人時(shí)他又說(shuō)一句“你好”結(jié)果圈子里全是重復(fù)的聲音誰(shuí)也聽(tīng)不清。STP 的作用自動(dòng)阻塞環(huán)路上的某一個(gè)端口把“物理上的環(huán)”變成“邏輯上的樹(shù)”。如果主路斷了阻塞端口會(huì)自動(dòng)打開(kāi)實(shí)現(xiàn)高可用。二、STP 選舉全流程——全程奉行“越小越優(yōu)”請(qǐng)注意這里的選舉規(guī)則和 OSPF 的 DR 選舉越大越優(yōu)完全相反。在 STP 里數(shù)值越小的越優(yōu)記住這個(gè)原則下面的流程就順了。1、第一步選“根橋”Root Bridge—— 全網(wǎng)的老大選舉規(guī)則比較 橋 IDBridge ID。橋 ID 橋優(yōu)先級(jí)16 位 MAC 地址48 位。規(guī)則先比優(yōu)先級(jí)默認(rèn)都是 32768數(shù)字小的贏如果優(yōu)先級(jí)相同MAC 地址小的贏。口訣“根橋選老大優(yōu)先級(jí)低當(dāng)家相同看 MAC越小越稱霸”你可以在配置中修改優(yōu)先級(jí)讓特定性能最強(qiáng)的交換機(jī)當(dāng)選# 修改優(yōu)先級(jí)為 4096一定要比默認(rèn)的 32768 小不然改了個(gè)寂寞stp priority4096更專業(yè)的偷懶命令stp root primary系統(tǒng)自動(dòng)把優(yōu)先級(jí)設(shè)為 0穩(wěn)當(dāng)根橋。2、第二步選“根端口”Root Port—— 每臺(tái)非根橋交換機(jī)上唯一的“上通路”目的每臺(tái)非根橋交換機(jī)都要選出一個(gè)離根橋最近的端口作為通往根橋的唯一路徑。選舉規(guī)則1比較到達(dá)根橋的“根路徑開(kāi)銷”開(kāi)銷越小越優(yōu)。開(kāi)銷默認(rèn)與帶寬成反比千兆開(kāi)銷 4百兆 19。2如果開(kāi)銷相同比較對(duì)端交換機(jī)的橋 ID越小越優(yōu)。3如果對(duì)端橋 ID 也一樣比如兩臺(tái)交換機(jī)用兩條線互聯(lián)比較對(duì)端端口 ID端口優(yōu)先級(jí) 端口編號(hào)越小越優(yōu)。4如果還分不出來(lái)比較本端端口 ID。比喻村里所有人都要去村長(zhǎng)家根橋每個(gè)人都得找到離村長(zhǎng)最近的一條路走到村口根端口。3、第三步選“指定端口”Designated Port—— 每條鏈路上的“上通路”目的每一條鏈路上都需要選出一個(gè)端口負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)。選舉規(guī)則比較兩個(gè)端口各自的“到達(dá)根橋的開(kāi)銷”開(kāi)銷小的成為指定端口。如果有一條鏈路的兩個(gè)端口開(kāi)銷相同那就比對(duì)端橋 ID小的贏。STP 結(jié)果既不是“根端口”也不是“指定端口”的那個(gè)端口就會(huì)被阻塞Alternate/Discarding 狀態(tài)。三、端口狀態(tài)機(jī)——從“暗戀”到“結(jié)婚”的 50 秒傳統(tǒng) STP 為了防環(huán)端口從開(kāi)啟到轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)要經(jīng)歷 5 個(gè)狀態(tài)必須記牢狀態(tài)收 BPDU發(fā) BPDU學(xué) MAC轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)比喻Disabled禁用????被管理員拉黑了Blocking阻塞????暗戀只偷看信息不表白Listening偵聽(tīng)????約會(huì)互相了解確定角色Learning學(xué)習(xí)????試同居記 MAC 地址準(zhǔn)備正式干活Forwarding轉(zhuǎn)發(fā)????結(jié)婚正常收發(fā)數(shù)據(jù)關(guān)鍵時(shí)間默認(rèn) 阻塞(20s) 偵聽(tīng)(15s) 學(xué)習(xí)(15s) 50秒 才能收斂。HCIP 必考題傳統(tǒng) STP 收斂時(shí)間是 30~50 秒四、STP 的改良版——RSTP快速生成樹(shù)傳統(tǒng) STP 太慢了網(wǎng)絡(luò)掛了要等 50 秒才切通這在現(xiàn)在的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)里根本無(wú)法接受。于是有了 RSTP802.1w收斂時(shí)間縮短到 1-2 秒。RSTP 的核心改進(jìn)考點(diǎn)的精髓1、端口角色細(xì)分增加了 備用端口Alternate 和 備份端口Backup。阻塞的端口不再“傻等”而是時(shí)刻監(jiān)聽(tīng)鄰居狀態(tài)。2、邊緣端口Edge Port連接電腦的端口一插上就直接進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)不參與 STP 計(jì)算極大提高設(shè)備上線速度。3、P/A 機(jī)制提議/同意這是 RSTP 最大的黑科技兩條交換機(jī)互聯(lián)時(shí)通過(guò)“握手”直接快速切換不需要等那 50 秒計(jì)時(shí)器。BPDU 不再是單純被動(dòng)的“心跳包”而是帶上了請(qǐng)求/回復(fù)標(biāo)記。配置命令# 模式改成 RSTPstp mode rstp# 把連接電腦的端口設(shè)為邊緣端口加速開(kāi)機(jī)interface GigabitEthernet0/0/1 stp edged-portenable五、MSTP多生成樹(shù)—— 華為 HCIP 必考重點(diǎn)前面說(shuō)的 STP 和 RSTP雖然能破環(huán)但都只有一個(gè)樹(shù)一棵樹(shù)管所有 VLAN。如果全網(wǎng)所有 VLAN 的流量都走一條路徑那條路會(huì)非常擁堵MSTP多生成樹(shù)實(shí)例就是把“一棵樹(shù)”變成“多棵樹(shù)”。核心思想把多個(gè) VLAN 映射到一個(gè)“實(shí)例Instance”里。效果比如實(shí)例 1 處理 VLAN 10阻塞鏈路 A實(shí)例 2 處理 VLAN 20阻塞鏈路 B。優(yōu)點(diǎn)VLAN 10 走 A 路VLAN 20 走 B 路。不僅破了環(huán)還實(shí)現(xiàn)了負(fù)載分擔(dān) 這也是企業(yè)交換機(jī)默認(rèn)使用的模式。六、HCIP 常見(jiàn)考點(diǎn)與避坑指南1、設(shè)備重啟/網(wǎng)絡(luò)升級(jí)后數(shù)據(jù)要等多久才通默認(rèn) STP30~50 秒。如果忘開(kāi)邊緣端口你插個(gè)電腦都要等 30 秒才能上網(wǎng)RSTP/MSTP開(kāi)啟邊緣端口后電腦秒通。2、TC-BPDU 拓?fù)渥兏鼨C(jī)制當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兞吮热缃粨Q機(jī)重啟交換機(jī)會(huì)發(fā)送 TC-BPDU通知其他交換機(jī)快速刷新 MAC 地址表否則老的表項(xiàng)會(huì)指向錯(cuò)誤端口。3、根橋位置一定要規(guī)劃好不要默認(rèn)讓性能差的舊交換機(jī)當(dāng)根橋。一般把核心層交換機(jī)強(qiáng)行配置為 stp root primary。4、保護(hù)功能要加上防網(wǎng)絡(luò)震蕩BPDU 保護(hù)邊緣端口如果收到了 BPDU說(shuō)明有人亂接交換機(jī)直接關(guān)閉該端口防止網(wǎng)絡(luò)癱瘓。根保護(hù)防止有人私接更高優(yōu)先級(jí)的交換機(jī)導(dǎo)致根橋被搶網(wǎng)絡(luò)震蕩。七、總結(jié)1、口訣STP 選路看數(shù)字越小越優(yōu)記清楚。根橋 ID 最小當(dāng)開(kāi)銷決定誰(shuí)轉(zhuǎn)發(fā)。阻塞監(jiān)聽(tīng)加學(xué)習(xí)五十秒后變轉(zhuǎn)發(fā)。RSTP 加邊緣一秒閃通才像話。MSTP 多實(shí)例負(fù)載分擔(dān)全靠它2、核心總結(jié)STP/RSTP 是為了“防環(huán)”MSTP 是為了“防環(huán)且不浪費(fèi)帶寬”。