DATACOM-STP、RSTP、MSTP-复习-实验
STP、RSTP、MSTP
- 概述
- STP简介
- STP工作原理
- STP、RSTP、MSTP比较
- 配置
- 实验
update 2025.1.16
后续更新
概述
STP简介
STP（Spanning Tree Protocol）即生成树协议，原理是通过在交换机之间传递网桥协议数据单元（BPDU），采用生成树算法（STA）选举根桥、根端口和指定端口，将网络构建成无环的树形拓扑结构，以消除网络环路，避免广播风暴等问题
STP工作原理
-选举
| 选举内容 | 简介 | 选举原理 |
|---|---|---|
| 根桥 | 每台运行 STP 的交换机都有唯一的桥 ID（BID），由 2 字节的桥优先级和 6 字节的桥 MAC 地址构成 | 比较优先级，值小的优先； 比较MAC 地址，值小的优先 |
| 根端口 | 非根桥交换机，需选择一个根端口，即到根桥路径开销最低的端口 | 比较到根网桥的根路径成本，成本低的优先; 比较发送 BPDU 的网桥 ID，ID 较小的优先; 比较端口 ID，端口 ID 由端口优先级与端口编号组成，值较小的端口成为根端口 |
| 指定端口 | 每个网段要选择一个指定端口 | 比较根路径成本，成本较低的优先； 比较发送 BPDU 的交换机的网桥 ID 值，ID 值小的优先； 比较本端口的 ID 值，值较小的端口成为指定端口; 根网桥的接口皆为指定端口，因为根网桥上端口的根路径成本为 0 |
- 端口状态转换
| 状态 | 简介 |
|---|---|
| 阻塞状态（Blocking） | 非指定端口，不参与数据帧转发，默认停留 20 秒 |
| 侦听状态（Listening） | 生成树判断该端口应参与数据帧转发，端口不仅接收 BPDU，也开始发送自己的 BPDU 通告邻接交换机，默认停留 15 秒 |
| 学习状态（Learning） | 参与数据帧转发，开始填写 MAC 表，默认停留 15 秒 |
| 转发状态（Forwarding） | 成为活动拓扑的一部分，转发数据帧，同时收发 BPDU |
| 禁用状态（Disabled） | 不参与生成树，也不转发数据帧 |
STP、RSTP、MSTP比较
| 比较维度 | STP（生成树协议） | RSTP（快速生成树协议） | MSTP（多生成树协议） |
|---|---|---|---|
| 标准 | IEEE 802.1D | IEEE 802.1w | IEEE 802.1s |
| 收敛速度 | 慢，从端口阻塞到转发状态转变需经过多个阶段，通常30 - 50秒 | 快，一般能在几秒内完成网络拓扑变化后的收敛 | 快，类似RSTP，能快速适应网络拓扑变化 |
| 端口状态 | 阻塞：不转发数据，仅接收BPDU 监听：不转发数据，构建MAC地址表 学习：不转发数据，完善MAC地址表 转发：转发数据 禁用：端口不工作 | 丢弃：不参与STP运算，不转发数据 学习：构建MAC地址表，但不转发数据 转发：转发数据 | 丢弃：不参与MSTP运算，不转发数据 学习：构建MAC地址表，但不转发数据 转发：转发数据 |
| VLAN支持 | 所有VLAN共用一棵生成树，不支持基于VLAN的负载均衡 | 所有VLAN共用一棵生成树，不支持基于VLAN的负载均衡 | 可将多个VLAN映射到不同生成树实例，支持基于VLAN的负载均衡，实现流量在不同链路的合理分配 |
| 环路避免方式 | 通过选举根桥、确定端口角色（根端口、指定端口、非指定端口），阻塞非指定端口避免环路 | 在STP基础上优化，快速确定端口角色并阻塞冗余端口，防止环路 | 结合RSTP快速收敛机制，对不同VLAN实例分别进行生成树计算，阻塞冗余链路防环 |
| 适用场景 | 适用于对网络收敛速度要求不高、拓扑简单稳定的小型网络，如家庭或小型办公室网络 | 适用于对收敛速度有一定要求、拓扑相对复杂且变化较频繁的中小型网络，如小型企业网络 | 适用于大型企业网络或运营商网络，网络存在大量VLAN，需实现VLAN间负载均衡与高可靠性，如大型园区网络 |
| 兼容性 | 与RSTP、MSTP兼容，当网络中存在不同协议交换机时，能以STP模式运行以保证互通 | 与STP、MSTP兼容，可与STP设备共存，自动调整为STP模式，也能与MSTP设备协同工作 | 与STP、RSTP兼容，可与不同协议设备混合组网，根据网络环境自动适配 |
配置
| 协议 | 配置 |
|---|---|
| STP | <Huawei> system-view (Huawei) stp enable (Huawei) stp root primary (Huawei) stp root secondary (Huawei) stp priority 优先级数值 (Huawei-G0/0/1) stp cost 开销值 (Huawei-intf) stp port priority 优先级数值 (Huawei) display stp |
| RSTP | (Huawei) stp mode rstp ~ |
| MSTP | (Huawei) stp mode mstp ~ |