STP的拓扑变更和STP的接口状态（HCNP）

作者：Cpp五条 | 2024-04-18 21:40:59

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stp的拓扑变更

STP的接口状态

STP的接口状态

STP定义了五种接口状态

STP接口状态
状态名称	状态描述
禁用（Disabled）	该接口不能收发BPDU,也不能收发业务数据帧，例如接口为down
阻塞（Blocking）	该接口被STP阻塞。处于阻塞状态的接口不能发送BPDU,但是会持续侦听 BPDU,而且不能收发业务数据帧，也不会进行MAC地址学习
侦听（Listening）	当接口处于该状态时，表明STP初步认定该接口为根接口或指定接口，但接口依然处于STP计算的过程中，此时接口可以收发BPDU,但是不能收发业务数据帧，也不会进行MAC地址学习
学习（Learning）	当接口处于该状态时，会侦听业务数据帧（但是不能转发业务数据帧），并且在收到业务数据帧后进行MAC地址学习
转发（Forwarding）	处于该状态的接口可以正常地收发业务数据帧，也会进行BPDU处理。接口的角色需是根接口或指定接口才能进入转发状态

STP接口状态变化

当交换机的一个接口被激活后，该接口将从禁用状态自动进入阻塞状态。处于阻塞状态的接口如果被交换机选举为根接口或者指定接口，那么它将从阻塞状态进入侦听状态，并且在侦听状态停留15s （转发延迟时间）。

有些读者可能会感到很好奇，为什么接口不允许从阻塞状态直接进入转发状态，而要先进入侦听状态呢？设想一下，在STP的收敛过程中，BPDU泛洪到全网是需要一定时间的，STP完成全网拓扑计算同样需要时间，因此接口在侦听状态停留的这15s将给予STP充分的时间进行全网拓扑计算，避免网络中出现临时的环路。

在侦听状态停留15s后，如果该接口依然是根接口或指定接口，那么它将进入学习状态，并且在该状态下也停留15s （转发延迟时间）。由于此时交换机在接口上并未学习到任何MAC地址，因此如果接口从侦听状态立即进入转发状态的话，就有可能在短时间内导致网络中出现不必要的数据帧泛洪现象。所以,STP规定接口从侦听状态进入学习状态后，也需停留15s,在这段时间内交换机会在该接口持续侦听业务数据帧并学习MAC地址，为进入转发状态做好准备。

STP的拓扑变更

BPDU的比较原则

对于STP而言，最重要的工作就是在交换网络中计算出一个无环拓扑，并在网络中存在二层环路的情况下打破环路。在拓扑计算的过程中，一个非常重要的内容就是配置 BPDU的比较。在配置BPDU中，有四个字段非常关键，它们是“根桥ID”、“RPC”、“网桥ID”以及“接口 ID”，这四个字段便是交换机进行配置BPDU比较的关键内容。

STP按照如下顺序选择最优的配置BPDU。

•最小的根桥ID；

•最小的RPC；

•最小的网桥ID；

•最小的接口 ID。

BPDU的交互与拓扑计算

初始情况下，交换网络中的所有交换机都认为自己是根桥，这些设备开始运行后从自己所有激活了 STP的接口发送BPDU （在本书后续的内容中，如果没有特别说明，那么BPDU指的是配置BPDU）O如图10.13所示，SW1及SW2均在自己的接口上发送自己的BPDU,图中只为大家展示了 BPDU中最重要的四个字段。

（1）由于两者都认为自己是根桥，因此在它们各自发送的BPDU中，“根桥ID”字段均填写的是自己的桥id,而“RPC”字段则填写的是0。根桥发出的BPDU中RPC 始终为0,毕竟根桥到达自己无需付出任何成本。另外“网桥ID”字段填写的是该BPDU 发送者的桥ID,而“接口 ID”字段则填写的是发送该BPDU的接口的接口 ID。

（2）SW1及SW2都将收到对方发送过来的BPDU并开始进行BPDU的比较——将对方的BPDU与自己接口上的BPDU进行比较，按照“BPDU的比较原则”一节中介绍的原则依序进行。实际上，在第一个原则（最小的根桥ID）的比较中，SW2便已经判断出对方发送的BPDU要比本地的更优。现在SW2接受了 SW1为根桥的事实，而SW1 则认定自己是根桥，它将忽略SW2发送的BPDU,并继续周期性地从自己的接口发送 BPDU。

（3）接下来，SW2将开始根接口选举。由于SW2在GE0/0/3及GE0/0/4接口上收到的BPDU都比自己本地的BPDU更优，因此它使用对方的BPDU更新自己本地的 BPDU。然后SW2将比较自己所有接口上的BPDU，拥有最优BPDU 的接口将成为其根接口。

对于SW2在GE0/0/3及GE0/0/4接口上保存的这两个BPDU,它们的“根桥ID” 字段是相同的，而它通过这两个接口到达根桥的RPC又都是20000 （以GE0/0/3接口为例，SW2从该接口到达根桥的RPC等于它在该接口上收到的BPDU中的RPC加上该接口的Cost,也就是0+20000,结果等于20000- GE0/0/4同理）。另外，这两个BPDU的 “网桥ID”字段也相同，因此SW2将比较这两个BPDU的“接口 ID”字段。由于在GE0/0/3 接口上到达的BPDU是由SW1的GE0/0/1接口发出，而在GE0/0/4接口上到达的BPDU 是由SW1的GE0/0/2接口发出，故此时其实比较的是SW1的GE0/0/1及GE0/0/2的接口 ID。大家都知道，接口 ID包含两部分：接口优先级和接口编号，接口优先级的值最小的将胜出，而如果接口优先级都相等，那么接口编号最小的将胜出。

在本例中，这两个接口的优先级相同，而由于GE0/0/1的接口编号比GE0/0/2更小，所以对于SW2而言，在其GE0/0/3接口上到达的BPDU更优，于是该接口成为SW2的根接口。

（4）SW2的根接口选举出来后，它使用当前在根接口上保存的最优BPDU为其他接口计算BPDUo以SW2为其GE0/0/4接口计算的BPDU为例，具体的做法是：

•在“根桥ID”字段中写入最优BPDU中的根桥ID,也就是SW1的桥ID。

•在“RPC”字段中写入最优BPDU中的RPC与根接口（GE0/0/3）的Cost之和，也就是20000 O

•在“网桥ID”字段中写入本设备的桥ID,也就是SW2的桥ID。

•在“接口 ID”字段中写入本接口的ID,也就是GE0/0/4接口的ID。

完成上述操作后，SW2将其为GE0/0/4计算出的BPDU与该接口当前保存的BPDU 进行比较，很明显后者更优，于是SW2将该接口认定为非指定接口。SW2继续在GE0/0/4 接口上保存SW1发送的BPDU,并且持续侦听该BPDUo

（5）到目前为止，网络的拓扑已经计算完毕，SW2的GE0/0/4接口将被阻塞，从而网络中的二层环路被打破：

STP拓扑变更过程

简要的说明一下：交换机会从自己的指定端口向外发送TCN BPDU报文接收到TCN BPDU报文的交换机向发送者发送TCA BPDU报文根交换机接收到TCN BPDU报文向网络中发送TC BPDU 收到TC BPDU的交换机将MAC地址表老化时间设为15s 就这些， TCA是应答TCN的。

T点接口发生变更后，下游设备会不间断地向上游设备发送TCN BPDU报文。
上游设备收到下游设备发来的TCN BPDU报文后，只有指定端口处理TCN BPDU报文。其它端口也有可能收到TCN BPDU报文，但不会处理。
上游设备会把配置BPDU报文中的Flags的TCA位设置1，然后发送给下游设备，告知下游设备停止发送TCN BPDU报文。
上游设备复制一份TCN BPDU报文，向根桥方向发送。
重复步骤1、2、3、4，直到根桥收到TCN BPDU报文。
根桥把配置BPDU报文中的Flags的TC位置1后发送，通知下游设备直接删除桥MAC地址表项。

（转载于：https://forum.huawei.com/enterprise/zh/thread-262051.html）

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