第10周生成树协议和快速生成树协议2

简介STP(生成树协议SpanningTreepProtocol)能够提供路径冗余，使用STP可以使两个终端中只有一条有效路径。

在实际的网络环境中，物理环路可以提高网络的可靠性，当一条线路断掉的时候，另一条链路仍然可以传输数据。

但是，在交换网络中，当交换机接收到一个未知目的地址的数据帧时，交换机的操作是将这个数据帧广播出去，这样，在存在物理的交换网络中，就会产生一个双向的广播环，甚至产生广播风暴，导致交换机死机。

如何既有物理冗余链路保证网络的可靠性，又能避免冗余环路所产生的广播风暴呢？STP协议是在逻辑上断开网络的环路，防止广播风暴的产生，而一旦正在用的线路出现故障，逻辑上被断开的线路又被连通，继续传输数据。

交换网络环路交换网络环路会带来3个问题：广播风暴、同一帧的多个拷贝和交换机CAM表不稳定。

交换网络环路的产生：PC1和PC2通过交换机相连。

网络初始状态时，PC1与PC2通信过程如下：1.在网络通信最初，PC1的ARP条目中没有PC2的MAC地址，PC1首先会向SW1发送一个ARP广播请求PC2的MAC地址；2.当SW1收到ARP的广播请求后，SW1会将广播帧从除接收端口之外的所有端口转发出去即会从F0/1和F0/2发出；3.SW2收到广播后，会将广播帧从F0/2和连接PC2的端口转发，同样SW3收到广播后，将其从F0/2端口转发；4.SW2收到SW3的广播后，将其从F0/1和连接PC2的端口转发，SW3收到SW2的广播后将其从F0/1端口转发；5.SW1分别从SW2、SW3收到广播帧，然后将从SW2收到的广播帧转发给SW3，而将从SW3收到的广播帧发给SW2。

SW1、SW2和SW3会将广播帧相互转发。

这时网络就形成了一个环路，而交换机并不知道，这将导致广播帧在这个环路中永远循环下去。

STP工作原理STP运行STA(生成树算法Spanning Tree Algorithm)。

STA算法很复杂，但是其过程可以归纳为以下三个步骤：1.选择根网桥(Root Bridge)；1>网桥ID最小。

传输设备PTN 中兴L22015年5月18日14点30分试题数:119，重复命题数：5，重复命题率:4.20%1. 关于光纤色散，说法错误的是（）A.色散系数用于衡量色散大小，即每公里的光纤由于单位谱宽所引起的脉冲展宽值B.色散的本质是不同波长的光在光纤中的传播速度不一样所产生的时延差C.色散类型包括色度色散（CD）和偏振模色散，2.5G系统一般仅考虑偏振模色散。

D.光纤色散可以通过色散补偿的方式解决答案：C2. 对于核心层，PTN可采用10GE组环，节点数量可为（）业务量较大的可采用mesh组网A.6B.8C.4答案：C3. ZXCTN 9004设备支持（）个业务单板槽位A.4B.6C.10D.8答案：A4. ZXCTN 6500-8 PWMSA可配置的槽位是（）A.11和12B.13和15C.12和15D.13和14答案：C5. 如下访问控制列表的含义是：access-list 100 deny icmp 10.1.10.10 0.0.255.255 any unreachable （）A.规则序列号是100，禁止到10.1.0.0/16网段的所有主机不可达报文B.规则序列号是100，禁止从10.1.0.0/16网段来的所有主机不可达报文C.规则序列号是100，禁止到10.1.10.10主机的所有主机不可达报文D.规则序列号是100，禁止从10.1.10.10主机来的所有主机不可达报文答案：B6. PXLGA单板支持（）个40GE端口A.3B.4C.2D.1答案：D7. U31网管要求的TCP/IP连接数为A.65537B.65534C.65536D.65535答案：D8. ZXCTN6500系列设备的配置文件存放在（）。

A./flash/B./flash/dataC./sysdisk0/configD./flash/cfg答案：C9. PWE3帧结构中CW控制字字段是（）A.3字节B.2字节C.4字节D.1字节答案：C10. 流量监管的典型作用是（）A.限制流出网络的流量的规格B.限制流入网络的流量的规格，并按照预先定义的策略采取监管动作C.监视网络流量，防范非法访问D.统计网络的拥塞答案：B11. PTN 1588时间同步精度测试通过准则（）A.绝对时间传递的偏差小于100nsB.绝对时间传递的偏差小于5usC.绝对时间传递的偏差小于1usD.绝对时间传递的偏差小于10us12. PTN 2M电口输入口允许频偏值测试满足标准（）A.大于±100ppmB.大于±150ppmC.大于±50ppmD.大于±20ppm答案：C13. ZXCTN 6500-8支持( )个全高接口板槽位A.3B.4C.5D.6答案：C14. 对于PTN PW OAM帧结构说法，错误的是（）A.帧结构不包含隧道标签字段B.帧结构包含pw标签字段C.帧结构包含L2mac字段D.帧结构包含隧道标签字段答案：A15. UDP段使用（）提供可靠性A.网际协议B.网络层协议C.应用层协议D.传输控制协议答案：C16. ZXCTN 9004支持的镜像方式不包括（）A.CPU镜像B.协议镜像C.流镜像D.出端口镜像E.入端口镜像答案：B17. ZXCTN 6200设备不支持如下哪些单板（）A.SMBB.R16E1FD.R8EGF答案：A18. 下面有关生成树协议和快速生成树协议的区别，描述错误的为（）A.端口状态迁移方式不同B.配置消息的格式不同C.拓扑改变消息的传播方式不同D.实现的基本原理不同答案：D19. 关于ZXCTN 6100/6110的QOS功能特性，说法错误的是（）A.支持严格优先级（SP）、赤字加权轮询（DWRR）和SP+DWRR混合方式的队列调度B.支持每端口8个等级的队列的业务调度C.目前不支持H-QOS功能（层次化的QOS）D.每队列支持最小/最大带宽管理答案：C20. 关于ZXCTN 6200设备的时钟功能，说法错误的是（）A.支持GPS（Global Positioning System）接口功能，提供1PPS +ToD信号B.采用基于SSM和BMC的协议方式，实现时间链路的自动保护倒换C.提供2路外时钟输出接口和2路时钟输入接口D.支持从通道化STM-1/STM-4接口提取时钟答案：C21. PWE3帧隧道标签字段中的label长度为（）A.15 bitsB.10 bitsC.5 bitsD.20 bits答案：D22. E1TE单板支持（）路抽时钟A.2B.16C.1D.8答案：A23. 9004设备单板最大支持（）个GE光口A.12B.24C.32D.48答案：D重复命题1次2015年6月18日14点30分传输设备PTN 中兴L224. MPLS-TP隧道的QOS模式不包括A.管道模式B.差分模式C.短管道模式D.统一模式答案：D25. 6300设备支持的1+1热备份功能单板有（）A.XGE光接口板B.GE光接口板C.交叉时钟主控板D.FE电接口板答案：C26. ZXCTN 9004支持的POS接口速率不包括（）A.STM-1B.STM-64C.10GED.STM-4E.STM-16答案：C27. PTN隧道1:1保护采用的是那种传送方式？( )A.双发单收B.单发双收C.单发单收D.双发双收答案：C28. PTN隧道1+1保护采用的是那种传送方式？( )A.单发双收B.单发单收C.双发双收D.双发单收答案：D29. 三层交换机比路由器经济高效，但三层以太网交换机不能完全取代路由器的原因说法正确的是（）A.路由器可以节省MAC地址B.路由器可以节省IP地址C.路由器可以隔离广播风暴D.路由器路由功能更强大，更适合于复杂网络环境答案：D30. ZXCTN 6500-8 每块E1接口倒换板最多提供（）路E1接口。

1. 前言和其他协议一样，生成树协议也是随着网络的不断发展而不断更新换代的。

本文按照技术发展的主线，介绍了生成树协议的发展历程、近期热点和未来的发展方向。

生成树协议是一种二层管理协议，它通过有选择性地阻塞网络冗余链路来达到消除网络二层环路的目的，同时具备链路的备份功能。

由于生成树协议本身比较小，所以并不像路由协议那样广为人知。

但是它却掌管着端口的转发大权—“小树枝抖一抖，上层协议就得另谋生路”。

真实情况也确实如此，特别是在和别的协议一起运行的时候，生成树就有可能断了其他协议的报文通路，造成种种奇怪的现象。

生成树协议和其他协议一样，是随着网络的不断发展而不断更新换代的。

本文标题中的“生成树协议”是一个广义的概念，并不是特指IEEE 802.1D中定义的STP协议，而是包括STP以及各种在STP基础上经过改进了的生成树协议。

在生成树协议发展过程中，老的缺陷不断被克服，新的特性不断被开发出来。

按照大功能点的改进情况，我们可以粗略地把生成树协议的发展过程划分成三代，下面一一道来。

2. 开天辟地的第一代生成树协议：STP/RSTP在网络发展初期，透明网桥是一个不得不提的重要角色。

它比只会放大和广播信号的集线器聪明得多。

它会悄悄把发向它的数据帧的源MAC地址和端口号记录下来，下次碰到这个目的MAC地址的报文就只从记录中的端口号发送出去，除非目的MAC地址没有记录在案或者目的MAC地址本身就是多播地址才会向所有端口发送。

通过透明网桥，不同的局域网之间可以实现互通，网络可操作的范围得以扩大，而且由于透明网桥具备MAC地址学习功能而不会像Hub那样造成网络报文冲撞泛滥。

但是，金无足赤，透明网桥也有它的缺陷，它的缺陷就在于它的透明传输。

透明网桥并不能像路由器那样知道报文可以经过多少次转发，一旦网络存在环路就会造成报文在环路内不断循环和增生，甚至造成恐怖的“广播风暴”。

之所以用“恐怖”二字是因为在这种情况下，网络将变得不可用，而且在大型网络中故障不好定位，所以广播风暴是二层网络中灾难性的故障。

生成树协议简介及实验第一部分：STP/RSTP协议简介一、STP协议1、STP协议简介生成树协议（STP）是一个用于局域网中消除环路的协议，协议运行原理是通过运行该协议的设备之间交互信息而发现网络中的环路，并适当对某些端口进行阻塞以消除环路。

生成树协议是局域网重要协议之一。

网络中出现环路会造成广播风暴导致网络瘫痪或MAC 地址表抖动导致MAC地址表项被破坏。

2、STP基本概念STP引入了根桥（Root Bridge）概念，对于一个STP网络，根桥在全网中只有一个，它是整个网络的逻辑中心，但不一定是物理中心。

根桥会根据网络拓扑的变化而动态变化。

网络收敛后，根桥会按照一定的时间间隔产生并向外发送配置BPDU，其他设备仅对该报文进行处理，传达拓扑变化记录，从而保证拓扑的稳定。

生成树的生成计算有两大基本度量依据：ID和路径开销。

ID又分为：BID（桥ID）和PID（端口ID）。

BID（桥ID）：IEEE 802.1D标准中规定BID是由16位的桥优先级（Bridge Priority）与桥MAC地址构成。

BID桥优先级占据高16位，其余的低48位是MAC地址。

在STP网络中，桥ID最小的设备会被选举为根桥。

PID（端口ID）：PID由两部分构成的，高4位是端口优先级，低12位是端口号。

PID只在某些情况下对选择指定端口有作用。

路径开销：路径开销（Path Cost）是一个端口变量，是STP协议用于选择链路的参考值。

STP协议通过计算路径开销，选择较为“强壮”的链路，阻塞多余的链路，将网络修剪成无环路的树形网络结构。

在一个STP网络中，某端口到根桥累计的路径开销就是所经过的各个桥上的各端口的路径开销累加而成，这个值叫做根路径开销（Root Path Cost）。

从环形网络拓扑结构到树形结构，总体来说有三个要素：根桥、根端口和指定端口。

根桥就是网桥ID最小的桥，通过交互配置BPDU协议报文选出最小的BID。

⽣成树协议详解⽣成树协议详解⽣成树协议是由Sun微系统公司著名⼯程师拉迪亚?珀尔曼博⼠(Radia Perlman)发明的。

⽹桥使⽤珀尔曼博⼠发明的这种⽅法能够达到2层路由的理想境界:冗余和⽆环路运⾏。

你可以把⽣成树协议设想为⼀个各⽹桥设备记在⼼⾥的⽤于进⾏优化和容错发送数据的过程的树型结构。

我们要介绍的这个问题在图1中进⾏了描述。

图1.如果这些交换机不采⽤⽣成树协议并且以这种⽅式连接，每⼀台交换机将⽆限地复制它们收到的第⼀个数据包，直到内存耗尽和系统崩溃为⽌。

在2层，没有任何东西能够阻⽌这种环路的事情发⽣。

在图1中，管理员必须要⼿⼯关闭这个红⾊连接线路才能让这个以太⽹⽹络运⾏。

⽣成树协议在当前可⽤连接有效时关闭⼀个或者更多其它冗余连接，⽽在当前连接出现故障后，再启⽤这些被关闭的冗余连接。

⽣成树协议决定使⽤哪⼀个连接完全取决于⽹络的拓扑结构。

⽣成树协议拓扑结构的思路是，⽹桥能够⾃动发现⼀个没有环路的拓扑结构的⼦⽹，也就是⼀个⽣成树。

⽣成树协议还能够确定有⾜够的连接通向这个⽹络的每⼀个部分。

它将建⽴整个局域⽹的⽣成树。

当⾸次连接⽹桥或者发⽣拓扑结构变化时，⽹桥都将进⾏⽣成树拓扑的重新计算。

当⼀个⽹桥收到某种类型的“设置信息”(⼀种特殊类型的桥接协议数据单元，BPDU)时，⽹桥就开始从头实施⽣成树算法。

这种算法从根⽹桥的选择开始的。

根⽹桥(root bridge)是整个拓扑结构的核⼼，所有的数据实际上都要通过根⽹桥。

顺便提⽰⼀下，有⼿⼯设置根⽹桥时要特别注意。

对于思科设备来⾔其根⽹桥的选择过程暴露出⼀些问题，就是过分简单化。

思科硬件通常使⽤最低的MAC地址，具备这些地址的设备通常是⽹络中最古⽼的设备，因⽽其交换速度常是最慢的，⽽从根⽹桥在⽹络中的位置看，它负荷却最重。

⽣成树构建的下⼀步是让每⼀个⽹桥决定通向根桥的最短路径，这样，各⽹桥就可以知道如何到达这个“中⼼”。

这⼀步会在每个局域⽹进⾏，它选择指定的⽹桥，或者与根桥最接近的⽹桥。

生成树协议（Spanning Tree Protocol）目录1. STP（802.1D） (2)1.1 STP的基本概念 (2)1.2 BPDU格式及字段说明 (3)1.3 STP的端口状态及其迁移关系 (4)1.4 拓扑改变机制 (4)1.5 生成树运行过程 (6)2. RSTP（802.1W） (14)2.1 RSTP的端口角色和端口状态 (14)2.2 Proposal/Agreement Sequence (15)2.3 RSTP运行过程 (16)2.4 RSTP与STP的兼容性 (19)3. MSTP（802.1S） (21)3.1 MST区域、MST区域配置和区域边界 (22)3.2 MST实例和IST实例 (23)3.3 MST区域内部的运行和区域间的运行 (25)3.4 Hop Count和Boundary Ports (26)3.5 迁移策略 (27)4．总结 (27)5．参考文档 (27)摘要：本文档较为全面的阐述了生成树和快速生成树协议的基本概念和参数，对比了生成树和快速生成树在端口角色，拓扑改变的检测和通知机制，收敛的过程等，并通过实际使用交换机来分析生成树和快速生成树的运行过程。

对生成树和VLAN的关系作了简单的说明，并对多生成树协议的主要概念进行了简要的说明。

关键词：生成树（STP），拓扑改变（Top Change），快速生成树（RSTP），多生成树（MSTP），区域（Region），实例（Instance）1. STP（802.1D）生成树协议是一种二层管理协议，它通过有选择性地阻塞网络冗余链路来达到消除网络二层环路的目的，同时具备链路的备份功能。

生成树协议的基本思想是通过构造一棵自然树的方法达到裁剪冗余环路的目的，同时实现链路备份和路径最优化。

用于构造这棵树的算法叫做生成树算法SPA（Spanning Tree Algorithm）。

1.1 STP的基本概念桥ID（Bridge Identifier）：桥ID是桥的优先级（Bridge Priority）和其MAC地址的综合数值，其中桥的优先级（Bridge Priority）是一个可以设定的参数。

生成树协议实验报告总结《生成树协议实验报告总结》嘿，家人们！今天来给大家唠唠我做生成树协议实验的那些事儿，总结一下我的感受和见解，保证让你们感同身受呀。

一开始，看到这个实验的时候，我心里就犯嘀咕：“哎呀呀，这是啥玩意儿啊，咋感觉这么高深莫测呢。

”不过咱也不能退缩不是，硬着头皮就上了。

在做实验的过程中，那可真是状况百出啊。

一会儿这边连线出问题了，一会儿那边参数又设置错了，感觉自己就像个无头苍蝇到处乱撞。

不过还好，经过一番捣鼓，总算是有点眉目了。

然后呢，就开始观察实验现象啦。

嘿，你还别说，看着那些网络拓扑结构一点点变化，还真挺有意思的。

就好像在看一个小世界在我面前一点点构建起来一样。

这个生成树协议啊，就像是网络世界里的交通指挥员，指挥着数据流量该怎么走。

要是没有它呀，那可就乱套了，数据都不知道该往哪儿跑啦。

所以说，它的作用那是杠杠的呀！做这个实验，也让我深刻认识到了细节的重要性。

一个小小的参数设置错误，可能就导致整个实验失败。

这就好比盖房子，一块砖头没放好，整栋房子都可能歪了。

而且啊，团队合作也很重要。

我和小伙伴们一起讨论、一起解决问题，那感觉可带劲了。

要是自己一个人闷头干，估计还得费不少时间和精力呢。

最后，说一下我的经验教训吧。

首先，一定要认真看实验指导书，把每个步骤都搞清楚，不然肯定会出问题。

其次，遇到问题不要慌张，静下心来慢慢分析，总能找到解决办法的。

最后，就是要多和别人交流分享，说不定别人的一个小建议就能让你豁然开朗。

总之，这次生成树协议实验让我学到了不少东西，既有知识又有经验。

虽然过程有些曲折，但最后看到实验成功的时候，那种成就感真的是爆棚啊！希望我的这些感受和见解能对大家有所帮助，下次做实验的时候都能顺顺利利的啦！哈哈！。

STP生成树协议的功能：局域网中为了避免环路形成的广播风暴，需要阻塞冗余链路，消除环路，并且在主链路中断时，又可以将冗余链路自动切换为转发状态，恢复网络的连通性。

STP（spanning tree protocol，生成树协议）用于消除数据层物理环路的协议通过在桥之间交换BPDU（bridge protocol data unit，桥协议数据单元），来保证设备完成生成树的计算过程。

小知识：环路产生的原因：1.基于局域网的可靠性，为交换机之间提供冗余连接；2.错误的网络配置导致环路产生；根桥（root bridge）：整个生成树的根节点，有所有交换机中优先级最高的交换机担任。

桥ID：包含桥优先级和MAC地址（长度是8B），由于MAC 在网络中是唯一的，故：桥ID也是唯一的，先比较优先级在比较MAC地址；（优先级值和MAC值越小越优）路径开销（path cost）：STP中每一条链路都有开销值，用于衡量桥与桥之间的优劣；指定桥（designate bridge）：负责一个物理端上数据转发任务的桥，由物理端上优先级最高的桥担任。

、端口角色：根端口（root port）：是指网桥距离根桥最近的端口。

根桥没有根端口，每一个非根桥有且只有一个根端口；指定端口（designate port）：是指物理端上属于指定桥的端口。

根桥是所有网桥中优先级最高的，它是其所连接所有物理端上的指定桥，所以通常情况下根桥的所有端口都是指定端口；阻塞端口（alternate port）：既不是根端口又不是指定端口，剩下的就是阻塞端口，它是用来为根端口或指定端口做备份。

是网桥到达根桥的备份路径；注：当拓扑发生变化时，节点重新计算，收敛成新的树型拓扑；STP使用BPDU（bridge protocol data unit，桥数据单元）来交互信息；配置BPDU：用来进行生成树计算和维护生成树拓扑的报文；TCN BPDU：当拓扑结构发生变化时，用来通知相关设备网络拓扑发生变化的拓扑；端口状态：Disabled：未启用STP功能的端口：不接收BPDU，不进行地址学习，不收发数据；Blocking：非指定端口或根端口：不接收BPDU，不进行地址学习，不收发数据；Listening:接收BPDU，不进行地址学习，不收发数据；Learning：接收BPDU，进行地址学习，不收发数据；Forwarding:指定端口或根端口：接收BPDU，进行地址学习，收发数据；生成树（STP）的不足：端口从阻塞状态进入转发状态必须经历两倍的forwarding delay时间如果网络中的拓扑结构变化频繁，网络会频繁地失去连通性RSTP（rapid spanning tree protocol快速生成树协议）：是STP协议的优化版STP和RSTP的不同点：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的处理方式不同，可以实现更为快速的收敛RSTP具备STP的所有功能桥优先级配置：【H3C】stp priority 4096桥优先级字段共有16位，包含优先级位和0比特两部分。