传统STP快速STPMSTP的总结和比较

Posted 2020-12-25

一、 BPDU类型

1. 传统生成树：包括了两种BPDU，一种是配置BPDU，一种是TCNBPDU，配置BPDU由根桥每Hello时间发出；TCN BPDU由感知到拓扑发生变更的网桥从根端口发送出去。 配置BPDU中的Flag包括了两个字段，第7位是TCA，第0位是TC， TCA置位的配置BPDU表示一台上游交换机收到下游发过来的TCN，进行的回复，确认知道拓扑改变了， TC置位的BPDU由根桥发出，告知全网拓扑发生了变更，通知所有交换机将MAC表的老化时间改成15秒。

2. 快速生成树：只有一种BPDU，叫RST BPDU，它的BPDU类型有变更为0X02；它的Flag中的8位全部都使用了，Topology Change Ack、Agreement、Forwarding、Learning、Port Role（2位）、Proposal、Topology Change。

3. MSTP：MSTP的BPDU中，有一个MST Exension的字段，它包括了CIST的相关信息以及每个MSTI的相关信息，每个MSTI的内容相当于RST BPDU中的内容。

传统生成树抓包：

快速生成树抓包：

MSTP抓包：

二、 收敛

1. 传统STP：30-50秒

A. 直接链路失效（链路DOWN），如果失效链路一头交换机失效的端口是根端口，并且该交换机有预备端口，那么收敛时间是30S； 如果失效链路一头交换机失效的端口是根端口，它没有预备端口，只有指定端口，那么收敛时间是50S。 为什么这里会有一个20秒的差别？ 交换机丢失根端口，会发送以自己为根的配置BPDU，如果在链路断开以前，本端的接口是AP，对端是DP，本端发送的次优BPDU，对端DP收到以后，会立即回应最优BPDU，所以不必要等待20秒超时； 如果在链路断开以前，本端的接口是DP，对端是AP，那么本端发送以自己为根的次优BPDU以后，对端的原AP端口需要等待20秒超时才会进行回应，所以需要50秒。

B. 间接链路失效（HUB链路、或者BPDU被过滤等）：需要等待20S的超时时间，需要50S收敛。

2. 快速生成树：被定义为几秒内可以收敛

A. 选举新的根端口：选举新的根端口，不会存在环路风险，所以新的根端口可以直接进入转发状态。

B. 边缘端口：边缘端口用于连接主机等设备，不会引起环路风险，由管理员手工进行配置。所以不参与STP的计算，可立即进入转发状态。

C. P/A机制：在点对点的链路上，DP会发起P/A的同步机制，即上游交换机在DP发送Proposal置位的BPDU，下游交换机收到的端口如果是RP，则会进行同步过程，会将本交换机的其他处于转发状态的端口置为Discarding状态，并将RP置转发状态；同时会发送Agreement置位的BPDU给上游；这样就完成了一轮的同步； 下游交换机会再向DP发起P/A同步过程。

D. 接收次级BPDU不用等待Max_age超时，和传统STP不同，不管是AP还是DP，只要接收到了次级BPDU，会立即进行端口角色的运算； 3倍Hello时间超时，如果在2倍Hello时间接收不到BPDU，就会老化这个BPDU并进行STP的运算。

E. 在P/A协商失败或者共享链路上，需要按传统STP的方法等待2倍转发延迟才能收敛。

三、TCN

1. 传统STP：端口由不转发到转发，或者由转发到不转发都认为发生了拓扑变更。

A. 由感知到拓扑发生变化的交换机从根端口持续发出TCN BPDU；

B. 上游交换机收到TCN BPDU以后，会回应一个TCA置位的配置BPDU；（只有指定端口会处理）

C. 感知到拓扑发生变化的交换机收到上游交换机的TCA置位的BPDU后，不再发送TCN BPDU；

D. 上游交换机从自己的根端口方向传播TCN BPDU；

E. 这个过程一级一级上传到根桥；

F. 当根桥知道拓扑发生变更以后，会发送TC置位的配置BPDU，泛洪到全网；根桥会持续发送TC置位的配置BPDU，这个时间是Max age + Forwarding delay的时间；

G. 收到TC置位的下游交换机会将MAC地址的老化时间从300S改到15S；

在华为设备上： 配置传统STP，只有当端口从不转发过渡到转发状态才会产生TCN，端口DOWN不会触发TCN； 当交换机收到TC置位的BPDU以后，不是将MAC老化时间改为15秒，而是直接清空MAC地址表。

2. RSTP：非边缘端口进入转发状态才会定义为拓扑发生了变更（连接丢失不产生TCN，端口进入 阻塞状态不产生TCN）。

A. 由感知拓扑发生变化的交换机产生通知，该交换机将TC置位的BPDU，向非边缘的DP、RP扩散

B. 为转发端口开启TC While计时器，时长是2倍Hello时间(TC While超时则停止发送TC置位的BPDU)

C. 清空除边缘端口以外的其他端口的MAC地址表

D. 邻居交换机接收到TC置位的BPDU后：清除所有端口上学习到的MAC地址（接收拓扑变更的端口除外）， 启动TC Whilie计时器，并且在非边缘的指定端口和根端口发送TC置位的BPDU。通过这种方法扩散到全网。

四、端口状态

1. 传统STP包括了五种端口状态

A. Disabled： 端口未启用时，处于此状态。

B. Listening： 参与STP运算，选举端口角色，接收发送BPDU，不学习MAC，不转发数据帧

C. Learning：接收发送BPDU，学习MAC地址，不转发数据帧

D. Forwarding：接收发送BPDU，学习MAC地址，转发数据帧

E. Blocking：接收但不发送BPDU，不学习MAC地址，不转发数据帧

2. RSTP：

A. 摒弃了Disabled、Listening、Blocking三种状态

B. 增加了Discarding状态：这个端口状态不学习MAC地址，不转发数据帧，参与STP的运算。

五、端口角色

1. 传统生成树

A. 根端口：每个根桥选举一个根端口，该端口去往根桥的Cost最低；

B. 指定端口：每个网段（链路）选举一个指定端口，它在这个网段上是最优的。转发本网段去往根桥的数据，转发从交换机方向发往所连接的网段的数据。

C. 阻塞端口：被阻塞的端口，在STP中，除了根端口和指定端口，其他的端口都属于阻塞端口（华为在传统STP也存在DP、BP）

2. 快速生成树：定义了新的端口角色

A. Alternate Port:当一个端口能收到其他交换机发过来的配置BPDU，并且处于被阻塞状态，它就是预备端口。它是根端口竞争失败的端口，是根端口的备份。

B. Backup Port：如果一个端口能收到本交换机发过来的配置BPDU，并且在这个网段上不是最优的端口，则当选为备份端口，备份端口是指定端口的备份。

3. MSTP：定义了新的端口角色

A. 域边缘端口：处于Region边界的端口，边缘端口的链路对端是另一个Region。

B. Master端口：在非CIST根桥所在区域中的IST的根端口，在其他实例里称为Master端口。它是一个Region里去往CIST根桥Cost最小的端口。

六、基本配置

1. 全局开关

开启STP: stp enable

关闭STP: stp disabled | undo stp enable

2. 时间因子：华为特有的一个值，用于Hello超时，标准的协议里没有这个时间因子，华为定义默认为3

stp timer-factor <1-10>

3. 修改Hello时间： stp time hello <100-1000>，默认是200，单位是厘秒，即2S，这个值不建议进行修改，同理可以修改转发延迟和最大老化时间

4. 传统STP

stp mode stp

3. 快速STP

stp mode rstp

4. 多生成树：处于同一个region的交换机，其配置ID必须相同，配置ID包括三个参数：区域名称、修订版本号以及映射关系。MSTP在交换消息的时候，会传递配置ID的MD5值，如果匹配则认为在一个Region，如果不匹配则认为不是一个Region。在配置完成以后，需要激活配置，MSTP才可以生效。

stp region-configration

region-name CDE

revision-level 10

instance 2 vlan 10

instance 3 vlan 20

active redion-configration

、