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1、桥ID/网桥ID (Bridege ID#xff0c;BID)
每一台运行STP的交换机都拥有一个唯一的桥ID(BID)#xff0c;BID(Bridge ID/桥ID)。在STP里我们使用不同的桥ID标识不同的交换机。 (2)BID(桥ID)组成
BID(桥ID)组成(8个字节)#xff1a;由16位(2字节)的桥优先级…三、基本概念
1、桥ID/网桥ID (Bridege IDBID)
每一台运行STP的交换机都拥有一个唯一的桥ID(BID)BID(Bridge ID/桥ID)。在STP里我们使用不同的桥ID标识不同的交换机。 (2)BID(桥ID)组成
BID(桥ID)组成(8个字节)由16位(2字节)的桥优先级和48位(2字节)的MAC地址构成。(上右图)
1)桥优先级(Bridge Priority,BP)的值可以修改但是修改值必须为4096的倍数。优先级部分中低12位用来标识VLAN信息高4位才是真正优先级。(上右边图)
优先级范围取值范围是0~65535为4096倍数越小越优先。优先级默认32768(0x8000)。
2)桥的MAC地址通常是交换机默认VLAN1的MAC地址。一个桥有多个转发端口每个端口都有一个MAC地址端口编号最小的那个端口的MAC地址作为整个桥的MAC地址越小越优先。
MAC地址的长度是48比特(6字节)48位二进制数12位16进制数组成即0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、a、b、c、d、e、f。从左至右逐位比较。
比如00:01:10:00:11:11 和00:10:00:00:00:00前者比后者要小。如果比较位相同则往后推一位再比较最小的即为MAC地址最小。
2、根桥(Root BridgeRB)
根桥是一个生成树(STP)交换网络中的树根。具有最小桥ID的交换机是根桥。树形的网络结构必须有树根于是STP引入了根桥(Root Bridge)概念。(下左图)
根桥(Root Bridge) 在STP中根桥是整个网络的起点其他所有交换机都会尝试通过最直接的路径连接到根桥所有数据包的旅行都是从这里开始的。
根桥设备上没有根端口。根桥上的接口,都是指定端口(DPDesignated Ports)。
(2)树根主要作用
是在一个交换网络中计算出一棵无环的STP树。
在一个交换网络中有且只能有一个根桥(根交换机)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。
(3)优先级
交换机的桥优先级越高才有可能成为根桥。如果优先级相同则会比较MAC地址MAC地址越小则越优先。在STP网络中BID(桥ID)最小的设备会被选举为根桥。 (上图)在该网络中选举根桥首先比较三台交换机的桥优先级桥优先级都为4096再比较三台交换机的MAC地址谁小谁优先最终选择SW1为根桥。
3、非根桥
非根桥除了根桥其他的交换都是非根桥。这些非根桥之间可以互相通信但是它们都要遵循从根桥出发的规则。 4、端口/接口ID(Port IDPID)
运行STP交换机的每个端口都有一个端口ID(Port ID)端口ID可以用来确定端口角色标识每个端口。端口ID(PID)就是端口编号 例如e0/0/5ID就是5。
主要作用在特定场景下选举指定接口。
(1) PID(端口ID)组成
端口ID(PID)(2个字节)优先级(1个字节).端口索引号(1个字节)
为了避免端口索引号不够用把优先级中的低4位保留用于端口索引号一般取值为0000。高4位优先级默认二进制取值为1000。端口索引号是端口在交换机上的唯一编号。
(2) PID优先级(Port Priority)
数值范围从0到240缺省情况下(默认值)端口的优先级为128步长为16即取值必须为16的整数倍。
在进行比较时先比较端口优先级值越小端口的优先级就越高。在优先级相同时再比较端口编号编号小的端口优先。
通常情况下端口编号无法改变用户可以根据实际需要通过命令修改该优先级。通过设置端口优先级来影响生成树的选路。
注意最终如果收到的BPDU报文所有参数都一样此时交换机会比较本端接口ID(PID)。 5、开销(Cost)
每一个激活了STP的接口都维护着一个开销(Cost)值。接口带宽越大则开销(Cost)值越小。可以通过命令调整接口的开销(Cost)。
(2)开销(Cost)计算方法
接口开销(Cost)是已经激活了STP的接口所维护的一个开销值该值存在默认值与接口的速率有关联、工作模式并且交换机设备使用不同的算法时相同的接口速率对应不同的开销值。 (4)本地路径开销/端口开销(Port Cost)
本地路径开销/端口开销指从当前交换机到连接的设备(比如终端设备)之间的路径开销。
特点
(1)本地路径开销就是端口开销交换机的每个端口都有一个端口开销(Port Cost)参数此参数表示该端口在STP中的开销值。默认情况下端口的开销和端口的带宽有关带宽越高开销越小。
(2)本地路径开销是路径开销中的一个组成部分它代表了到达某个设备的成本。
接口开销主要作用计算根路径开销就是到达根的开销。 (3)路径开销(Path Cost)
路径开销(Path Cost)从一个非根桥到达根桥的路径可能有多条每一条路径都有一个总的开销值此开销值是该路径上所有接收BPDU端口的端口开销总和(即BPDU的入方向端口)。
特点
(1) 路径开销决定了整个网络中每条可能路径的成本。从一个非根桥到达根桥的路径可能有多条每一条路径都有一个总的开销值这就是路径开销。通常直接连接的路径(比如根端口)开销较低而需要经过多个中间节点的路径开销较高。
(2)交换机的每个端口都有一个端口开销(Port Cost)参数此参数表示该端口在STP中的开销值。默认的开销值取决于链路的带宽带宽越大开销越小。开销值越小越可能被选为指定端口的路径。
例如IEEE标准的开销链路速度为10Gbps开销为2速度为100Mbps时开销为19速度为10Mbps时候开销为100。
(5)根路径开销(Root Path CostRPC)
STP交换机每一个端口都对应一个开销值这个值表示数据通过端口发送时的开销这个值与端口带宽有关带宽越高开销值越小。
对于端口开销值的定义有不同的标准通常设备默认使用IEEE 802.1t中定义的开销值同时还支持其它标准以便兼容不同厂家的设备。
根路径开销(Root Path CostRPC)非根桥到达根桥可能有多条路径每条路径都有一个总开销值被称为RPC(根路径开销)。
STP不会计算入端口的开销只在数据通过端口发出时才计算这个端口的开销。对于根桥来说根路径开销是0。
即累计根路径开销最小的端口就是根端口。端口收到一个BPDU报文后抽取该BPDU报文中累计根路径开销字段的值加上该端口本身的路径开销即为累计根路径开销。 (上左图)SW3从GE0/0/1接口到达根桥的RPC等于接口1的Cost加上接口2的Cost。
(上右图)s2中eth0/0/1端口的根路径开销就是201838,eth0/0/2端口的根路径开销就是39.所以0/0/1是根端口。
特点 (1) 根路径开销这个值越小说明到达根桥的路径越优。 (2) 根路径开销最终的目标是从任何端口到根桥的最短路径的总成本。
根路径开销是根据交换机之间的网段来说的本地路径的开销也叫端口开销是针对本地的物理链路来说的相关的IETF的规定为
6、端口角色分类
在STP中端口角色共有三种分别为根端口RP(Root Port)、指定端口DP(Designated Port)、阻塞端口AP(Alternate Port)。
注以上三种角色都是在非根桥设备上的概念它们是用来确保网络中的数据包能够通过最优路径传输同时避免环路的产生。 (1)根端口(Root PortRP)
根端口(Root Port) 每个非根桥都有且只有一个根端口但它并不一定是用来与根桥直接连接的端口而是用来确定到达根桥的最短路径的端口。
在一个非根桥设备上根端口是所有到达根桥路径中路径成本最低的那个端口。如果这个端口的路径不是直接连接到根桥而是通过其他交换机连接到根桥那么它仍然是该非根桥设备上的根端口。
1)根端口选举
如果有多条链路到根桥就通过检查每条链路的带宽来决定端口的开销开销最低的端口就成为根端口。
如果多条链路的开销相同就使用桥ID小的那个桥。
如果多条链路来自同一设备就使用端口号最低的那条链路。
2)根端口的作用
在非根桥上根端口是选择用来接收来自距离根桥最近的路径上的数据包的端口。
每个非根桥都会有一个根端口它通过比较到达根桥的路径成本来确定根路径开销最小者就是根端口。
3)根端口与其他端口的关系
根桥的所有端口都是指定端口指定端口被标记为转发端口。
非根交换机的根端口RP,每个非根交换机有且只有一个RP。
既非根端口又非指定端口的为阻塞端口AP。
(2)指定端口(Designated PortDP)
指定端口(Designated Port)在每个连接点(比如两个交换机之间的连接)会有一条被指定的道路作为主要通道这条道路就是指定端口。它负责在这个连接点上转发数据包。
(下左图)Device B和Device C与LAN直接相连。如果Device A通过Port A1向Device B转发BPDU则Device B的指定桥就是Device A指定端口就是Device A上的Port A1如果Device B负责向LAN转发BPDU则LAN的指定桥就是Device B指定端口就是Device B上的Port B2。 1)指定端口的特性
(1)根桥上每个端口都是指定端口非根桥上需要转发数据的端口也是指定端口。
(2)只有非根桥设备上的端口会被选为指定端口。桥ID较小的交换机的端口当选为指定端口。
(3)并不是每个非根桥设备上都有一个指定端口而是每个局域网段中只有一个指定端口由STP协议根据一定的规则选举出来。
2)指定端口的作用
是在网络中实现无环路的传输避免广播风暴和网络瘫痪。
3)指定端口的选举过程
在STP中指定端口的选举过程是通过比较各个端口的路径开销(Path Cost)和发送方的桥ID(Bridge ID)来进行的。
具体来说首先会在每个物理网段上选举出一个根端口(Root Port)然后在每个网段上选举出一个指定端口。
根端口是连接到根桥的链路所在的端口或者到根桥的路径最短的端口。指定端口则是从根端口开始沿着两个不同方向的端口到达根桥累计途经的带宽开销开销最小的那个端口。
(3)候补/预备端口(Alernate PortAP)
预备端口(Alternate)是指定端口的“替补”当指定端口出现问题时预备端口就会“上场”。
如果一个端口既不是指定端口也不是根端口则此端口为预备端口预备端口将被阻塞。
每个非根桥设备上可以有一个或多个预备端口它们是备用的端口用于在指定端口或根端口出现问题时接管其职责。并不是每个非根桥设备上只有一个预备端口而是根据需要可以有多个预备端口它们都处于待命状态直到被激活。
1)预备端口的主要作用
在网络拓扑发生变化时参与选举新的根端口和指定端口的过程。这样做可以确保网络中的冗余链路不会形成环路从而避免了广播风暴和MAC地址表震荡等问题。
2)预备端口的选举
当网络拓扑发生变化时预备端口会参与选举新的根端口和指定端口的过程。
选举的原则是根端口是到达根桥路径最优的端口而指定端口是发送/转发BPDU报文的端口。预备端口会根据根路径开销、对端BridgeID、对端PortID和本端PortID等因素进行比较选出最佳的根端口和指定端口。 根桥 (Root Bridge) | | (路径开销) | 非根桥 (Non-Root Bridge) -- 根端口 (Root Port) | | (本地路径开销) | 指定端口 (Designated Port) -- 预备端口 (Alternate Port) | | (路径开销) | 非根桥 (Non-Root Bridge) -- 指定端口 (Designated Port) (4)端口不同
三种端口的异同如下 整个华为数通学习笔记系列中本人是以网络视频与网络文章的方式自学的并按自己理解的方式总结了学习笔记某些笔记段落中可能有部分文字或图片与网络中有雷同并非抄袭。完处于学习态度觉得这段文字更通俗易懂融入了自己的学习笔记中。如有相关文字涉及到某个人的版权利益可以直接联系我我会把相关文字删除。【VXczlingyun 暗号CSDN】
