华为HCIP网络工程师认证—生成树协议

STP 就是网络里的“红绿灯”和“自动断路保险丝”它的核心任务就是在一堆连接成环的交换机中逻辑上“掐断”一条路把环形拓扑修剪成一棵无环路的树形拓扑防止数据包在网络里“鬼打墙”无限循环。本博客将总结梳理STP原理与配置。文章目录一、为什么必须要有 STP—— 没有它的世界“一秒崩”1、广播泛滥2、MAC 地址漂移二、STP 选举全流程——全程奉行“越小越优”1、第一步选“根桥”Root Bridge—— 全网的老大2、第二步选“根端口”Root Port—— 每台非根桥交换机上唯一的“上通路”1比较到达根桥的“根路径开销”开销越小越优。开销默认与带宽成反比千兆开销 4百兆 19。2如果开销相同比较对端交换机的桥 ID越小越优。3如果对端桥 ID 也一样比如两台交换机用两条线互联比较对端端口 ID端口优先级 端口编号越小越优。4如果还分不出来比较本端端口 ID。3、第三步选“指定端口”Designated Port—— 每条链路上的“上通路”三、端口状态机——从“暗恋”到“结婚”的 50 秒四、STP 的改良版——RSTP快速生成树1、端口角色细分2、边缘端口Edge Port3、P/A 机制提议/同意五、MSTP多生成树—— 华为 HCIP 必考重点六、HCIP 常见考点与避坑指南1、设备重启/网络升级后数据要等多久才通2、TC-BPDU 拓扑变更机制3、根桥位置一定要规划好4、保护功能要加上防网络震荡七、总结1、口诀2、核心总结一、为什么必须要有 STP—— 没有它的世界“一秒崩”在没有 STP 的环状网络中比如两台交换机连了两根线只要一开机广播风暴瞬间产生1、广播泛滥一个广播包比如 ARP 请求被交换机 A 发到交换机 BB 又发回 AA 再发回 B……瞬间复制出海量数据包几秒内就把带宽占满网络直接瘫痪。2、MAC 地址漂移同一个 MAC 地址一会儿从端口 1 学到的一会儿又从端口 2 学到的。交换机 CPU 忙于刷新 MAC 表导致设备宕机。比喻就像一群人围成一个圈传话第一个人说“你好”传给第二个第二个传给第三个……传回第一个人时他又说一句“你好”结果圈子里全是重复的声音谁也听不清。STP 的作用自动阻塞环路上的某一个端口把“物理上的环”变成“逻辑上的树”。如果主路断了阻塞端口会自动打开实现高可用。二、STP 选举全流程——全程奉行“越小越优”请注意这里的选举规则和 OSPF 的 DR 选举越大越优完全相反。在 STP 里数值越小的越优记住这个原则下面的流程就顺了。1、第一步选“根桥”Root Bridge—— 全网的老大选举规则比较 桥 IDBridge ID。桥 ID 桥优先级16 位 MAC 地址48 位。规则先比优先级默认都是 32768数字小的赢如果优先级相同MAC 地址小的赢。口诀“根桥选老大优先级低当家相同看 MAC越小越称霸”你可以在配置中修改优先级让特定性能最强的交换机当选# 修改优先级为 4096一定要比默认的 32768 小不然改了个寂寞stp priority4096更专业的偷懒命令stp root primary系统自动把优先级设为 0稳当根桥。2、第二步选“根端口”Root Port—— 每台非根桥交换机上唯一的“上通路”目的每台非根桥交换机都要选出一个离根桥最近的端口作为通往根桥的唯一路径。选举规则1比较到达根桥的“根路径开销”开销越小越优。开销默认与带宽成反比千兆开销 4百兆 19。2如果开销相同比较对端交换机的桥 ID越小越优。3如果对端桥 ID 也一样比如两台交换机用两条线互联比较对端端口 ID端口优先级 端口编号越小越优。4如果还分不出来比较本端端口 ID。比喻村里所有人都要去村长家根桥每个人都得找到离村长最近的一条路走到村口根端口。3、第三步选“指定端口”Designated Port—— 每条链路上的“上通路”目的每一条链路上都需要选出一个端口负责转发。选举规则比较两个端口各自的“到达根桥的开销”开销小的成为指定端口。如果有一条链路的两个端口开销相同那就比对端桥 ID小的赢。STP 结果既不是“根端口”也不是“指定端口”的那个端口就会被阻塞Alternate/Discarding 状态。三、端口状态机——从“暗恋”到“结婚”的 50 秒传统 STP 为了防环端口从开启到转发数据要经历 5 个状态必须记牢状态收 BPDU发 BPDU学 MAC转发数据比喻Disabled禁用❌❌❌❌被管理员拉黑了Blocking阻塞✅❌❌❌暗恋只偷看信息不表白Listening侦听✅✅❌❌约会互相了解确定角色Learning学习✅✅✅❌试同居记 MAC 地址准备正式干活Forwarding转发✅✅✅✅结婚正常收发数据关键时间默认 阻塞(20s) 侦听(15s) 学习(15s) 50秒 才能收敛。HCIP 必考题传统 STP 收敛时间是 30~50 秒四、STP 的改良版——RSTP快速生成树传统 STP 太慢了网络挂了要等 50 秒才切通这在现在的企业网络里根本无法接受。于是有了 RSTP802.1w收敛时间缩短到 1-2 秒。RSTP 的核心改进考点的精髓1、端口角色细分增加了 备用端口Alternate 和 备份端口Backup。阻塞的端口不再“傻等”而是时刻监听邻居状态。2、边缘端口Edge Port连接电脑的端口一插上就直接进入转发状态不参与 STP 计算极大提高设备上线速度。3、P/A 机制提议/同意这是 RSTP 最大的黑科技两条交换机互联时通过“握手”直接快速切换不需要等那 50 秒计时器。BPDU 不再是单纯被动的“心跳包”而是带上了请求/回复标记。配置命令# 模式改成 RSTPstp mode rstp# 把连接电脑的端口设为边缘端口加速开机interface GigabitEthernet0/0/1 stp edged-portenable五、MSTP多生成树—— 华为 HCIP 必考重点前面说的 STP 和 RSTP虽然能破环但都只有一个树一棵树管所有 VLAN。如果全网所有 VLAN 的流量都走一条路径那条路会非常拥堵MSTP多生成树实例就是把“一棵树”变成“多棵树”。核心思想把多个 VLAN 映射到一个“实例Instance”里。效果比如实例 1 处理 VLAN 10阻塞链路 A实例 2 处理 VLAN 20阻塞链路 B。优点VLAN 10 走 A 路VLAN 20 走 B 路。不仅破了环还实现了负载分担 这也是企业交换机默认使用的模式。六、HCIP 常见考点与避坑指南1、设备重启/网络升级后数据要等多久才通默认 STP30~50 秒。如果忘开边缘端口你插个电脑都要等 30 秒才能上网RSTP/MSTP开启边缘端口后电脑秒通。2、TC-BPDU 拓扑变更机制当网络拓扑变了比如交换机重启交换机会发送 TC-BPDU通知其他交换机快速刷新 MAC 地址表否则老的表项会指向错误端口。3、根桥位置一定要规划好不要默认让性能差的旧交换机当根桥。一般把核心层交换机强行配置为 stp root primary。4、保护功能要加上防网络震荡BPDU 保护边缘端口如果收到了 BPDU说明有人乱接交换机直接关闭该端口防止网络瘫痪。根保护防止有人私接更高优先级的交换机导致根桥被抢网络震荡。七、总结1、口诀STP 选路看数字越小越优记清楚。根桥 ID 最小当开销决定谁转发。阻塞监听加学习五十秒后变转发。RSTP 加边缘一秒闪通才像话。MSTP 多实例负载分担全靠它2、核心总结STP/RSTP 是为了“防环”MSTP 是为了“防环且不浪费带宽”。