傳統(tǒng)STP、快速STP、MSTP的總結(jié)和比較

一、 BPDU類型

1. 傳統(tǒng)生成樹：包括了兩種BPDU，一種是配置BPDU，一種是TCNBPDU，配置BPDU由根橋每Hello時(shí)間發(fā)出；TCN BPDU由感知到拓?fù)浒l(fā)生變更的網(wǎng)橋從根端口發(fā)送出去。 配置BPDU中的Flag包括了兩個(gè)字段，第7位是TCA，第0位是TC， TCA置位的配置BPDU表示一臺(tái)上游交換機(jī)收到下游發(fā)過來的TCN，進(jìn)行的回復(fù)，確認(rèn)知道拓?fù)涓淖兞耍?TC置位的BPDU由根橋發(fā)出，告知全網(wǎng)拓?fù)浒l(fā)生了變更，通知所有交換機(jī)將MAC表的老化時(shí)間改成15秒。

2. 快速生成樹：只有一種BPDU，叫RST BPDU，它的BPDU類型有變更為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，有一個(gè)MST Exension的字段，它包括了CIST的相關(guān)信息以及每個(gè)MSTI的相關(guān)信息，每個(gè)MSTI的內(nèi)容相當(dāng)于RST BPDU中的內(nèi)容。

傳統(tǒng)生成樹抓包：

快速生成樹抓包：

MSTP抓包：

二、 收斂

1. 傳統(tǒng)STP：30-50秒

A. 直接鏈路失效（鏈路DOWN），如果失效鏈路一頭交換機(jī)失效的端口是根端口，并且該交換機(jī)有預(yù)備端口，那么收斂時(shí)間是30S； 如果失效鏈路一頭交換機(jī)失效的端口是根端口，它沒有預(yù)備端口，只有指定端口，那么收斂時(shí)間是50S。 為什么這里會(huì)有一個(gè)20秒的差別？ 交換機(jī)丟失根端口，會(huì)發(fā)送以自己為根的配置BPDU，如果在鏈路斷開以前，本端的接口是AP，對(duì)端是DP，本端發(fā)送的次優(yōu)BPDU，對(duì)端DP收到以后，會(huì)立即回應(yīng)最優(yōu)BPDU，所以不必要等待20秒超時(shí)； 如果在鏈路斷開以前，本端的接口是DP，對(duì)端是AP，那么本端發(fā)送以自己為根的次優(yōu)BPDU以后，對(duì)端的原AP端口需要等待20秒超時(shí)才會(huì)進(jìn)行回應(yīng)，所以需要50秒。

B. 間接鏈路失效（HUB鏈路、或者BPDU被過濾等）：需要等待20S的超時(shí)時(shí)間，需要50S收斂。

2. 快速生成樹：被定義為幾秒內(nèi)可以收斂

A. 選舉新的根端口：選舉新的根端口，不會(huì)存在環(huán)路風(fēng)險(xiǎn)，所以新的根端口可以直接進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。

B. 邊緣端口：邊緣端口用于連接主機(jī)等設(shè)備，不會(huì)引起環(huán)路風(fēng)險(xiǎn)，由管理員手工進(jìn)行配置。所以不參與STP的計(jì)算，可立即進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。

C. P/A機(jī)制：在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的鏈路上，DP會(huì)發(fā)起P/A的同步機(jī)制，即上游交換機(jī)在DP發(fā)送Proposal置位的BPDU，下游交換機(jī)收到的端口如果是RP，則會(huì)進(jìn)行同步過程，會(huì)將本交換機(jī)的其他處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的端口置為Discarding狀態(tài)，并將RP置轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)；同時(shí)會(huì)發(fā)送Agreement置位的BPDU給上游；這樣就完成了一輪的同步； 下游交換機(jī)會(huì)再向DP發(fā)起P/A同步過程。

D. 接收次級(jí)BPDU不用等待Max_age超時(shí)，和傳統(tǒng)STP不同，不管是AP還是DP，只要接收到了次級(jí)BPDU，會(huì)立即進(jìn)行端口角色的運(yùn)算； 3倍Hello時(shí)間超時(shí)，如果在2倍Hello時(shí)間接收不到BPDU，就會(huì)老化這個(gè)BPDU并進(jìn)行STP的運(yùn)算。

E. 在P/A協(xié)商失敗或者共享鏈路上，需要按傳統(tǒng)STP的方法等待2倍轉(zhuǎn)發(fā)延遲才能收斂。

三、TCN

1. 傳統(tǒng)STP：端口由不轉(zhuǎn)發(fā)到轉(zhuǎn)發(fā)，或者由轉(zhuǎn)發(fā)到不轉(zhuǎn)發(fā)都認(rèn)為發(fā)生了拓?fù)渥兏?/strong>

A. 由感知到拓?fù)浒l(fā)生變化的交換機(jī)從根端口持續(xù)發(fā)出TCN BPDU；

B. 上游交換機(jī)收到TCN BPDU以后，會(huì)回應(yīng)一個(gè)TCA置位的配置BPDU；（只有指定端口會(huì)處理）

C. 感知到拓?fù)浒l(fā)生變化的交換機(jī)收到上游交換機(jī)的TCA置位的BPDU后，不再發(fā)送TCN BPDU；

D. 上游交換機(jī)從自己的根端口方向傳播TCN BPDU；

E. 這個(gè)過程一級(jí)一級(jí)上傳到根橋；

F. 當(dāng)根橋知道拓?fù)浒l(fā)生變更以后，會(huì)發(fā)送TC置位的配置BPDU，泛洪到全網(wǎng)；根橋會(huì)持續(xù)發(fā)送TC置位的配置BPDU，這個(gè)時(shí)間是Max age + Forwarding delay的時(shí)間；

G. 收到TC置位的下游交換機(jī)會(huì)將MAC地址的老化時(shí)間從300S改到15S；

在華為設(shè)備上： 配置傳統(tǒng)STP，只有當(dāng)端口從不轉(zhuǎn)發(fā)過渡到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)才會(huì)產(chǎn)生TCN，端口DOWN不會(huì)觸發(fā)TCN； 當(dāng)交換機(jī)收到TC置位的BPDU以后，不是將MAC老化時(shí)間改為15秒，而是直接清空MAC地址表。

2. RSTP：非邊緣端口進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)才會(huì)定義為拓?fù)浒l(fā)生了變更（連接丟失不產(chǎn)生TCN，端口進(jìn)入 阻塞狀態(tài)不產(chǎn)生TCN）。

A. 由感知拓?fù)浒l(fā)生變化的交換機(jī)產(chǎn)生通知，該交換機(jī)將TC置位的BPDU，向非邊緣的DP、RP擴(kuò)散

B. 為轉(zhuǎn)發(fā)端口開啟TC While計(jì)時(shí)器，時(shí)長(zhǎng)是2倍Hello時(shí)間(TC While超時(shí)則停止發(fā)送TC置位的BPDU)

C. 清空除邊緣端口以外的其他端口的MAC地址表

D. 鄰居交換機(jī)接收到TC置位的BPDU后：清除所有端口上學(xué)習(xí)到的MAC地址（接收拓?fù)渥兏亩丝诔猓?啟動(dòng)TC Whilie計(jì)時(shí)器，并且在非邊緣的指定端口和根端口發(fā)送TC置位的BPDU。通過這種方法擴(kuò)散到全網(wǎng)。

四、端口狀態(tài)

1. 傳統(tǒng)STP包括了五種端口狀態(tài)

A. Disabled： 端口未啟用時(shí)，處于此狀態(tài)。

B. Listening： 參與STP運(yùn)算，選舉端口角色，接收發(fā)送BPDU，不學(xué)習(xí)MAC，不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀

C. Learning：接收發(fā)送BPDU，學(xué)習(xí)MAC地址，不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀

D. Forwarding：接收發(fā)送BPDU，學(xué)習(xí)MAC地址，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀

E. Blocking：接收但不發(fā)送BPDU，不學(xué)習(xí)MAC地址，不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀

2. RSTP：

A. 摒棄了Disabled、Listening、Blocking三種狀態(tài)

B. 增加了Discarding狀態(tài)：這個(gè)端口狀態(tài)不學(xué)習(xí)MAC地址，不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，參與STP的運(yùn)算。

五、端口角色

1. 傳統(tǒng)生成樹

A. 根端口：每個(gè)根橋選舉一個(gè)根端口，該端口去往根橋的Cost最低；

B. 指定端口：每個(gè)網(wǎng)段（鏈路）選舉一個(gè)指定端口，它在這個(gè)網(wǎng)段上是最優(yōu)的。轉(zhuǎn)發(fā)本網(wǎng)段去往根橋的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)從交換機(jī)方向發(fā)往所連接的網(wǎng)段的數(shù)據(jù)。

C. 阻塞端口：被阻塞的端口，在STP中，除了根端口和指定端口，其他的端口都屬于阻塞端口（華為在傳統(tǒng)STP也存在DP、BP）

2. 快速生成樹：定義了新的端口角色

A. Alternate Port:當(dāng)一個(gè)端口能收到其他交換機(jī)發(fā)過來的配置BPDU，并且處于被阻塞狀態(tài)，它就是預(yù)備端口。它是根端口競(jìng)爭(zhēng)失敗的端口，是根端口的備份。

B. Backup Port：如果一個(gè)端口能收到本交換機(jī)發(fā)過來的配置BPDU，并且在這個(gè)網(wǎng)段上不是最優(yōu)的端口，則當(dāng)選為備份端口，備份端口是指定端口的備份。

3. MSTP：定義了新的端口角色

A. 域邊緣端口：處于Region邊界的端口，邊緣端口的鏈路對(duì)端是另一個(gè)Region。

B. Master端口：在非CIST根橋所在區(qū)域中的IST的根端口，在其他實(shí)例里稱為Master端口。它是一個(gè)Region里去往CIST根橋Cost最小的端口。

六、基本配置

1. 全局開關(guān)

開啟STP: stp enable

關(guān)閉STP: stp disabled | undo stp enable

2. 時(shí)間因子：華為特有的一個(gè)值，用于Hello超時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議里沒有這個(gè)時(shí)間因子，華為定義默認(rèn)為3

stp timer-factor <1-10>

3. 修改Hello時(shí)間： stp time hello <100-1000>，默認(rèn)是200，單位是厘秒，即2S，這個(gè)值不建議進(jìn)行修改，同理可以修改轉(zhuǎn)發(fā)延遲和最大老化時(shí)間

4. 傳統(tǒng)STP

stp mode stp

3. 快速STP

stp mode rstp

4. 多生成樹：處于同一個(gè)region的交換機(jī)，其配置ID必須相同，配置ID包括三個(gè)參數(shù)：區(qū)域名稱、修訂版本號(hào)以及映射關(guān)系。MSTP在交換消息的時(shí)候，會(huì)傳遞配置ID的MD5值，如果匹配則認(rèn)為在一個(gè)Region，如果不匹配則認(rèn)為不是一個(gè)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

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