《局域网协议-MSTP技术介绍-D》由会员分享，可在线阅读，更多相关《局域网协议-MSTP技术介绍-D（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、技术介绍 局域网协议目 录目 录MSTP1MSTP简介1STP简介1MSTP简介9i技术介绍 局域网协议MSTPMSTPMSTP 简介STP 简介1. STP 的用途STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）是根据 IEEE 协会制定的 802.1D 标准建立的，用于在局域网中消除数据链路层物理环路的协议。运行该协议的设备通过彼此交互信息发现网络中的环路，并有选择的对某些端口进行阻塞，最终将环路网络结构修剪成无环路的树型网络结构，从而防止报文在环路网络中不断增生和无限循环，避免设备由于重复接收相同的报文造成的报文处理能力下降的问题发生。STP 包含了两个含义，狭义的 S
2、TP 是指 IEEE 802.1D 中定义的 STP 协议，广义的STP 是指包括 IEEE 802.1D 定义的 STP 协议以及各种在它的基础上经过改进的生成树协议。2. STP 的协议报文STP 采用的协议报文是 BPDU（Bridge Protocol Data Unit，桥协议数据单元），也称为配置消息。STP 通过在设备之间传递 BPDU 来确定网络的拓扑结构。BPDU 中包含了足够的信息来保证设备完成生成树的计算过程。BPDU 在 STP 协议中分为两类： 配置 BPDU（Configuration BPDU）：用来进行生成树计算和维护生成树拓扑的报文。 TCN BPDU（Top
3、ology Change Notification BPDU）：当拓扑结构发生变化时，用来通知相关设备网络拓扑结构发生变化的报文。3. STP 的基本概念(1) 根桥树形的网络结构，必须要有树根，于是 STP 引入了根桥（Root Bridge）的概念。根桥在全网中只有一个，而且根桥会根据网络拓扑的变化而改变，因此根桥并不是固定的。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，其它的设备对该配置 BPDU 进行转发，从而保证拓扑的稳定。14(2) 根端口所谓根端口，是指一个非根桥的设备上离根桥最近的端口。根端口负责与根桥进行通信。非根桥设备上有且只有一个根端口。根桥上没有根
4、端口。(3) 指定桥与指定端口指定桥与指定端口的含义，请参见 表 1的说明。表1 指定桥与指定端口的含义分类指定桥指定端口对于一台设备而言与本机直接相连并且负责向本机转发配置消息的设备指定桥向本机转发配置消息的端口对于一个局域网而言负责向本网段转发配置消息的设备指定桥向本网段转发配置消息的端口指定桥与指定端口如 图 1所示，AP1、AP2、BP1、BP2、CP1、CP2 分别表示设备Device A、Device B、Device C的端口。 Device A 通过端口 AP1 向 Device B 转发配置消息，则 Device B 的指定桥就是 Device A，指定端口就是 Device
5、 A 的端口 AP1； 与局域网 LAN 相连的有两台设备：Device B 和 Device C，如果 Device B 负责向LAN 转发配置消息，则LAN 的指定桥就是Device B，指定端口就是Device B 的 BP2。AP1AP2BP1CP1BP2CP2LANDevice ADevice BDevice C图1 指定桥与指定端口示意图 说明：根桥上的所有端口都是指定端口。(4) 路径开销路径开销是 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型网络结构。4. STP 的基本原理STP 通过在设备之
6、间传递 BPDU 来确定网络的拓扑结构。配置消息中包含了足够的信息来保证设备完成生成树的计算过程，其中包含的几个重要信息如下： 根桥 ID：由根桥的优先级和 MAC 地址组成； 根路径开销：到根桥的最短路径开销； 指定桥 ID：由指定桥的优先级和 MAC 地址组成； 指定端口 ID：由指定端口的优先级和端口名称组成； 配置消息在网络中传播的生存期：Message Age； 配置消息在设备中能够保存的最大生存期：Max Age； 配置消息发送的周期：Hello Time； 端口状态迁移的延时：Forward Delay。 说明：为描述方便，在下面的描述及举例中仅考虑配置消息的其中四项内容： 根桥
7、 ID（以设备的优先级表示）； 根路径开销； 指定桥 ID（以设备的优先级表示）； 指定端口 ID（以端口名称表示）。(1) STP 算法实现的具体过程 初始状态各台设备的各个端口在初始时会生成以自己为根桥的配置消息，根路径开销为 0， 指定桥 ID 为自身设备 ID，指定端口为本端口。 最优配置消息的选择各台设备都向外发送自己的配置消息，同时也会收到其它设备发送的配置消息。最优配置消息的选择过程如 表 2所示。表2 最优配置消息的选择过程步骤内容1每个端口收到配置消息后的处理过程如下： 当端口收到的配置消息比本端口配置消息的优先级低时，设备会将接收到的配置消息丢弃，对该端口的配置消息不作任何
8、处理。 当端口收到的配置消息比本端口配置消息的优先级高时，设备就用接收到的配置消息中的内容替换该端口的配置消息中的内容。2设备将所有端口的配置消息进行比较，选出最优的配置消息。 说明：配置消息的比较原则如下： 根桥 ID 较小的配置消息优先级高； 若根桥 ID 相同，则比较根路径开销，比较方法为：用配置消息中的根路径开销加上本端口对应的路径开销，假设两者之和为 S，则 S 较小的配置消息优先级较高； 若根路径开销也相同，则依次比较指定桥 ID、指定端口 ID、接收该配置消息的端口 ID 等，上述值较小的配置消息优先级较高。 根桥的选择网络初始化时，网络中所有的 STP 设备都认为自己是“根桥”
9、，根桥 ID 为自身的设备 ID。通过交换配置消息，设备之间比较根桥 ID，网络中根桥 ID 最小的设备被选为根桥。 根端口、指定端口的选择根端口、指定端口的选择过程如 表 3所示。表3 根端口和指定端口的选择过程步骤内容1非根桥设备将接收最优配置消息的那个端口定为根端口2设备根据根端口的配置消息和根端口的路径开销，为每个端口计算一个指定端口配置消息： 根桥ID 替换为根端口的配置消息的根桥ID； 根路径开销替换为根端口配置消息的根路径开销加上根端口对应的路径开销； 指定桥ID 替换为自身设备的ID； 指定端口ID 替换为自身端口ID。步骤内容3设备使用计算出来的配置消息和需要确定端口角色的端
10、口上的配置消息进行比较，并根据比较结果进行不同的处理： 如果计算出来的配置消息优，则设备就将该端口定为指定端口，端口上的配置消息被计算出来的配置消息替换，并周期性向外发送； 如果端口上的配置消息优，则设备不更新该端口的配置消息并将此端口阻塞，此端口将不再转发数据，只接收但不发送配置消息。 说明：在拓扑稳定状态，只有根端口和指定端口转发流量，其它的端口都处于阻塞状态， 它们只接收 STP 协议报文而不转发用户流量。一旦根桥、根端口、指定端口选举成功，则整个树形拓扑就建立完毕了。下面结合例子说明STP算法实现的计算过程。具体的组网如 图 2所示，Device A的优先级为 0，Device B的优
11、先级为 1，Device C的优先级为 2，各个链路的路径开销分别为 5、10、4。图2 STP 算法计算过程组网图 各台设备的初始状态各台设备的初始状态如 表 4所示。表4 各台设备的初始状态设备端口名称端口的配置消息Device AAP10，0，0，AP1AP20，0，0，AP2Device BBP11，0，1，BP1BP21，0，1，BP2设备端口名称端口的配置消息Device CCP12，0，2，CP1CP22，0，2，CP2 各台设备的比较过程及结果各台设备的比较过程及结果如 表 5所示。表5 各台设备的比较过程及结果设备比较过程比较后端口的配置消息端口 AP1 收到 Device
12、B 的配置消息1，0，1，BP1， Device A 发现本端口的配置消息0，0，0，AP1 优于接收到的配置消息，就把接收到的配置消息丢弃。Device A端口AP2 收到Device C 的配置消息2，0，2，CP1， Device A 发现本端口的配置消息0，0，0，AP2 优于接收到的配置消息，就把接收到的配置消息丢弃。AP1：0，0，0，AP1 AP2：0，0，0，AP2Device A 发现自己各个端口的配置消息中根桥和指定桥都是自己，则认为自己是根桥，各个端口的配置消息都不作任何修改，以后周期性的向外发送配置消息。端口 BP1 收到来自 Device A 的配置消息0，0，0，
13、AP1，Device B 发现接收到的配置消息优于本端口的配置消息1，0，1，BP1，于是更新端口 BP1的配置消息。BP1：0，0，0，AP1端口 BP2 收到来自 Device C 的配置消息2，0，2， CP2，Device B 发现本端口的配置消息1，0，1， BP2优于接收到的配置消息，就把接收到的配置消息丢弃。BP2：1，0，1，BP2Device BDevice B 对各个端口的配置消息进行比较，选出端口 BP1 的配置消息为最优配置消息，然后将端口BP1 定为根端口，它的配置消息不作改变。Device B 根据根端口 BP1 的配置消息和根端口的路径开销 5，为 BP2 端口计
14、算一个指定端口配置消息0，5，1，BP2。Device B 使用计算出来的配置消息0，5，1，BP2 和端口 BP2 上的配置消息进行比较，比较的结果是计算出来的配置消息较优，则 Device B 将端口BP2 定为指定端口，它的配置消息被计算出来的配置消息替换，并周期性向外发送。根端口 BP1：0，0，0，AP1指定端口 BP2：0，5，1，BP2设备比较过程比较后端口的配置消息端口 CP1 收到来自 Device A 的配置消息0，0，0，AP2，Device C 发现接收到的配置消息优于本端口的配置消息2，0，2，CP1，于是更新端口 CP1的配置消息。CP1：0，0，0，AP2端口CP2 收到来自Device B 端口BP2 更新前的配CP2：1，0，1，BP2置消息1，0，1，BP2，Device C 发现接收到的配置消息优于本端口的配置消息
