H3C 交换机 生成树 的认识

 

什么是STP？ STP是二层网络中用于消除环路的协议。

1.通过阻断冗余链路来消除桥接网络中可能存在的路径回环。

2.当前活动路径发生故障时，激活冗余备份链路，恢复网络连通性。

STP在IEEE制定的802.1D标准中定义，用于在局域网中消除数据链路层环路。STP可以通过计算，动态的阻断冗余链路。而当活动链路发生故障时，STP又可以激活冗余链路，恢复网络的连通，避免网络中断。

STP的不足

1.收敛时间长：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。

2.拓扑变化收敛机制不灵活：STP定义了TCN BPDU，可以使得网络拓扑变化时，在50秒内实现收敛。当网络中有大量主机，主机位置不固定，可能会频繁的上下线，这样会使得交换机频繁发送TCN BPDU，导致网桥mac地址老化时间长期保持为15秒。MAC地址频繁的刷新会导致网络充斥大量未知单播造成的广播报文，严重影响网络中的应用。

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RSTP

RSTP（快速生成树协议）的IEEE标准为802.1w，其消除环路的基本思想和STP保持一致。RSTP具备了STP的所有功能，支持RSTP的网桥可以和支持STP的网桥一同运行。

和STP相比，RSTP的改进之处包括：

• RSTP减少了端口的状态；
• RSTP增加了端口的角色；
• RSTP配置BPDU的格式和发送方式有所改变；
• 当网络拓扑发生变化时，RSTP处理方式不同，可以实现更为快速的收敛。

边缘端口

当端口直接与用户终端相连，而没有连接到其他网桥或局域网网段上时，该端口即为边缘端口。 边缘端口连接的是终端，当网络拓扑变化时，边缘端口不会产生临时的环路，所以边缘端口可以略过两个Forward Delay时间，直接进入Forwarding状态，无需任何延时。 由于网桥无法自动判断端口是否直接与终端相连，所以用户需要手工将于终端连接的端口配置为边缘端口。

RSTP和STP的兼容运行

RSTP的端口连续三次接收到配置BPDU，则网桥认为该端口和STP网桥相连，该端口将切换到STP协议运行。切换到STP运行的RSTP端口将失去快速收敛特性。将STP设备放在网络边缘，将影响范围降到最小。

当运行STP的网桥移除后，由RSTP模式切换到STP模式的的端口仍将运行在STP模式。可以持续稳定的运行，方式模式的频繁切换，但是牺牲了收敛时间。如果要将STP模式切换回RSTP模式需要手工进行配置

RSTP的配置

开启全局生成树特性

[h3c]stp global enable

选择生成树运行模式

[h3c]stp mode rstp # stp | rstp | mstp | pvst

如果确定某个端口连接的部门不存在回路，则可关闭该端口的生成树功能

[h3c-GigabitEthe.NET1/0/1]undo stp enable

配置优先级和端口开销

桥ID（Bridge-priority）由桥优先级和MAC地址组成，默认优先级为32768，数值越小优先级越高，最小的为根桥。取值范围0~61440，步长为4096

[h3c]stp priority 4096

根路径开销是STP确定根端口角色时用到的重要的参数。链路开销是由端口配置的cost值决定的。

[h3c-GigabitEthernet1/0/1]stp cost 200

IEEE 802.1D和802.1t定义了不同速率和工作模式下的以太网链路（端口）开销，根据实际情况的网络运行状况优化了开销的数值定义，指定了私有标准。可以通过命令改变设备支持的端口开销标准

[h3c]stp pathcost-standard dot1          #dot1d-1998  dot1t   Legacy 

配置端口优先级

端口ID由两部分组成：PortPriority（端口优先级）+ PortIndex（端口索引）

通过配置命令可以改变端口优先级，改变端口优先级可以改变端口ID的优劣，数值越小表示优先级越高。

取值范围为0~240，且步长为16。默认优先级为128。

[h3c-GigabitEthernet1/0/1]stp port priority 16

配置端口的Hello Time

STP中 Hello Time（发送配置BPDU的周期） 的配置需要注意：

• 较长的Hello Time可以降低生成树计算的消耗；
• 过长的Hello Time会导致对链路故障的反应迟缓；
• 较短的Hello Time可以增强生成树的健壮性；
• 过短的Hello Time会导致频繁发送配置消息，加重CPU和网络负担；

通过命令改变Hello Time值，其中单位厘秒（1秒=100厘秒），默认值2秒。

[h3c]stp timer hello 200

 

配置端口的Max Age

STP中配置 BPDU 的生存期为 Max Age 时需要注意：

• 配置过长的Max Age 会导致链路故障不能被及时发现；
• 配置过短的Max Age 可能会在网络拥塞的时候使交换机误认为链路故障，造成频繁的生成树计算。

通过命令改变Max Age值，单位为厘秒（1秒=100厘秒），默认值为20秒。

[h3c]stp timer max-age 1000

配置端口的Forward Delay

STP为了防止临时环路，在端口由阻塞状态转向转发状态时设置了中间状态，并在状态切换需等待一定的时间，以保持与远端的设备状态切换同步。根桥的Forward Delay时间确定了状态迁移的时间间隔值。

如果当前设备是根桥，该设备会按照该设置值确定状态迁移时间间隔；非根桥采用根桥设置的Forward Delay参数。

配置时需要注意：

• 配置过长的Forward Delay会导致生成树的收敛太慢；
• 配置过短的Forward Delay可能会在拓扑改变的时候，引入暂时的路径回环；

通过命令改变Forward Delay值，其中单位厘秒（1秒=100厘秒），默认值为15秒。

[h3c]stp timer forward-delay 2000

 

配置网络直径

网络直径指网络中任意两台终端设备之间通过的交换机数目的最大值。当用户配置设备的网络直径后，STP自动根据配置的网络直径将Hello Time、Forward Delay与Max Age设置为一个较优的值。当网络直径为默认值7时，对应的三个时间参数也分别为它们的默认值。

通过命令设定交换网络的网络直径，如设定交换网络的网络直径为5。

[h3c]stp bridge-diameter 5

RSTP高级配置

当端口直接与用户终端连接，该端口即为边缘端口。网络拓扑发生变化时，边缘端口不会产生临时环路。

通过命令配置端口为边缘端口：

[h3c-GigabitEthernet1/0/1]stp edged-port 

 

运行RSTP（或MSTP）的设备的端口连接着运行STP的设备，该端口会自动迁移到STP兼容模式下工作； 但是如果运行STP协议的设备被拆离，该端口不能自动恢复RSTP（或MSTP）模式下，需要手动操作迫使其迁移到RSTP模式下运行。

在系统视图下执行以下命令，使配置在全局生效；

[h3c]stp global mcheck 

 

在端口视图执行以下命令，则该配置只在当前端口生效；

[h3c-GigabitEthernet1/0/1]stp mcheck 

 

RSTP维护调试命令

显示STP统计和状态信息：

[h3c]dis stp    [interface interface_list] [brief] 
[h3c]dis stp interface G1/0/1 brief 

 

打开STP调试开关

debugging stp packet