HCIE Datacom技术学习-生成树协议STP选路

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IA级别的介绍：三台设备的优先级如下

选路的过程

①在整个网络中选择一个根桥（选择一个参考点）

1）首先比较优先级，默认32768，越小越优先；

2）比较基mac地址，越小越优先；

②非根桥选择一个根端口RP  规则：距离根桥最近的就是根端口

③每一段选择一个指定端口   规则：距离根桥最近的

③即不是根端口，也不是指定端口，阻塞掉；

根据上述的选路过程：

1、三台交换机首先比较优先级SW2是根桥；

2、SW1和SW3都是非根桥，非根桥需要选择一个根端口，SW1的1号口是RP，SW3的3号口是RP，是距离根桥最近的接口；

3、每一段选择一个DP，SW1和SW2之间SW2的1号口是DP，SW2和SW3之间SW2的3号口是DP，SW1和SW3之间SW1的2号口是DP，因为SW1的优先级小；

4、此时SW3的2号口既不是RP也不是DP就被阻塞掉了，也就是AP；

IP级别的介绍：

问题一：对于这三台交换机来讲，他们是怎么知道彼此的优先级的？

就是根据BPDU

问题二：什么是BPDU？

BPDU=桥的协议单元；

问题三：BPDU有什么用？

运行STP的交换机就是通过交互彼此BPDU参数，来确定根桥、RP、DP等角色的；

问题四：BPDU到底携带了哪些参数信息？

Frame 3: 60 bytes on wire (480 bits), 60 bytes captured (480 bits) on interface -, id 0

IEEE 802.3 Ethernet                   //BPDU也是采用802.3的封装格式

Logical-Link Control

Spanning Tree Protocol

    Protocol Identifier: Spanning Tree Protocol (0x0000)

    Protocol Version Identifier: Spanning Tree (0)

    BPDU Type: Configuration (0x00)

    BPDU flags: 0x00

        0... .... = Topology Change Acknowledgment: No

        .... ...0 = Topology Change: No

    Root Identifier: 32768 / 0 / 4c:1f:cc:a4:52:35

        Root Bridge Priority: 32768

        Root Bridge System ID Extension: 0

        Root Bridge System ID: HuaweiTe_a4:52:35 (4c:1f:cc:a4:52:35)

    Root Path Cost: 0

    Bridge Identifier: 32768 / 0 / 4c:1f:cc:a4:52:35

        Bridge Priority: 32768

        Bridge System ID Extension: 0

        Bridge System ID: HuaweiTe_a4:52:35 (4c:1f:cc:a4:52:35)

    Port identifier: 0x8003

    Message Age: 0

    Max Age: 20

    Hello Time: 2

    Forward Delay: 15

问题五：STP就是通过比较BPDU中的RID、RPC、BID、PID来确定根桥、RP、DP等角色的，那么RID、RPC、BID、PID到底是什么？

①BID：STP规定，每一台运行了STP的交换机都需要通过BID来标识自己，相当于OSPF的router id；

BID=自身STP的优先级+自身的MAC地址；（中间那个0不用管，来表示VLAN的，只有基于实例的生成树会用的到）

怎么去看自身的优先级和自身的MAC地址呢？

通过命令DIS STP BRIED来查看

32768.4c1f-cca4-5235

PRI：默认是32768，取值范围0-61440，配置时必须取值为4096的倍数；

为什么必须取值为4096的倍数？

因为PRI+VLAN ID总共占16 bit，VLAN ID占12 bit，所以优先级必须得是2^12倍；

②RID：就是根桥的BID

③RPC：根路径开销，就是去往根桥的路径开销，默认是20000；

④PID=接口的PRI+接口号

接口的优先级默认128，可以配置的范围0-240，必须得是16的倍数；

为社么必须是16的倍数？

因为PID，前8bit表示优先级，后8bit表示端口号，优先级的后4bit是保留的；

因为有了BPDU的概念，现在对根桥、RP、DP做出如下定义：

①根桥：发送最好BPDU的交换机；

②RP：非根桥上接收最好BPDU的接口；

③DP：一段链路发送最好BPDU的端口；

④AP（被阻塞的接口）：既不是RP也不是DP该接口就被阻塞；

问题六：最好BPDU的判断和选举机制？

①比较RID，越小越优；

②RID相同，比较RPC，越小越优；

③RPC相同，比较BID，越小越优；

④BID相同，比较收到的PID，越小越优；

⑤如果收到的PID相同，比较自身的PID，越小越优；（特殊场景有HUB的情况下才会比较到第五条）

工作原理：

①各台交换机初始状态下为每一个端口计算出以自己为根的BPDU；

②彼此交互各自的BPDU，就可以知道根桥为SW2，因为SW2收到的BPDU都不如自己；

③SW1和SW3也都知道自己是非根桥了，因为收到了更好的BPDU；

④根桥一旦选择出来，只有根桥会每隔2s周期性的发送BPDU，非根桥交换机收到根桥的交换机中继BPDU；

⑤中继BPDU：

RID不动、RPC改为到根桥的开销、BID改成自己、PID改成从自己接口发出BPDU接口的PID；

⑥SW1需要选择一个RP，从1号口收到的BPDU（RID：0 RPC：0 BID：0 PID：128.1），从2号口收到的BPDU（RID：0 RPC：20000 BID：32768 PID：128.2），此时SW1发现1号口收到的BPDU更优，1号口就是RP端口；

⑦SW3需要选择一个RP，从3号口收到的BPDU（RID：0 RPC：0 BID：0 PID：128.3）从2号口收到的BPDU（RID：0 RPC：20000 BID：4096 PID：128.2），此时SW3发现从3号口收到的BPDU更优，3号口就是RP了；

⑧每一段选择DP，SW2的1号口和3号口是DP；

⑨SW1和SW3之间也需要选举一个DP，SW1的G0/0/2接口发出的BPDU（RID：0 RPC：20000 BID：4096 PID：128.2），SW3的g0/0/2接口发出的BPDU（RID：0 RPC：20000 BID：32768 PID：128.2），此时SW1的g0/0/2接口发出的BPDU更优，SW1的2号口就被确定为DP；

⑩SW2的g0/0/2接口既不是RP也不是DP就被阻塞掉；

TOP稳定后：

HCIE Datacom级别的介绍：

①各台交换机初始状态下为每一个端口计算出以自己为根的BPDU；

②对于SW2来讲，SW2从两个口收到的BPDU都不如自己接口上以自己为根计算出来的优，此时SW2就认为自己是根桥；

交换机收到BPDU的处理原则：

如果收到的BPDU比自己接口的BPDU优就替换；

不如自己的优就丢弃；

③对于SW1来讲，从1号口收到的BPDU比自己的优就替换，从2号口收到的BPDU没有自己的优就丢弃；

1号口存储的BPDU：RID:0 RPC:0 BID:0 PID:128.1

2号口存储的BPDU：RID:4096 RPC:0 BID:4096 PID:128.2

此时SW1就知道自己是非根桥了，因为自己的1号口的BPDU是别人的BPDU，并不是以自己为根计算出来的了，SW1比较两个接口的BPDU，就暂时的将1号口定为RP；

④RP一旦确定，设备就是依据RP的BPDU为其他的端口计算出一个指定端口的BPDU，这种行为就是中继；

RID不动、RPC改为到根桥的开销、BID改成自己、PID改成从自己接口发出BPDU接口的PID

此时SW1为2号口计算出来的BPDU为 RID:0 RPC:20000 BID:4096 PID:128.2

如果计算出来的BPDU比自己接口上的优，就替换该接口的BPDU，并且周期性的向外发送，该端口就被确定为指定端口；

如果计算出来的BPDU没有自己接口上的优，该端口就会被确定为AP端口；

⑤对于SW3来讲，从2号口收到的BPDU和从3号口收到的BPDU都比自己的优就替换；

2号口存储的BPDU：RID:4096 RPC:0 BID:4096 PID:128.2

3号口存储的BPDU：RID:0 RPC:0 BID:0 PID:128.3

此时SW3肯定认为自己是非根桥，3号口暂时被确定为RP，RP一旦确定，设备就是依据RP的BPDU为其他的端口计算出一个指定端口的BPDU；

此时SW3为2号口计算的BPDU为 RID:0 RPC:20000 BID:32768 PID:128.2，计算出来的BPDU，比自己接口上的优，就将2号口上的BPDU进行替换，并周期性向外发送BPDU，SW3的2号口暂时就被确定为DP；

⑥现在SW1和SW3之间，一条链路上肯定不能有两个DP，也不能有两个端口发送的BPDU，此时就比较SW1从1号口发出来的BPDU，和从SW3的2号口发出来的BPDU；

SW1：RID:0 RPC:20000 BID:4096 PID:128.2

SW3：RID:0 RPC:20000 BID:32768 PID:128.2

发现SW1发出来的更优，SW3就将自己2号口的BPDU替换成 RID:0 RPC:20000 BID:4096 PID:128.2

⑦SW3比较这两个端口的BPDU，发现3号口仍然是RP，根据RP为2号口计算一个指定端口的BPDU，RID:0 RPC:20000 BID:32768 PID:128.2，发现计算出来的没有自己端口上的优，此时该端口就被确定为AP，被阻塞的端口；

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