各种生成树(stp、rstp、pvst、mstp、msti)概念

PC机和服务器通过交换机相连接,当交换机出现故障导致PC机无法从服务器获取信息就会导致网络无法访问。此时增加冗余链路解决这个(单点故障)问题,但同时可能会引发广播风暴、多帧复制和MAC地址表不稳定等现象影响网络正常运行。当一个问题出现时,总会有另一个办法去解决它。这个办法就是生成树,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也就是主要链路正常时,断开备份链路;主要链路故障时,启用备份链路,来达到消除网络二层环路的目的。



STP生成树
最早的生成树协议(STP)由IEEE802.1d标准定义,在该协议中定义了根桥(RootBridge)、根端口(RootPort)、指定端口(DesignatedPort)、路径开销(PathCost)等概念,目的就在于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。经过STP计算最终形成一个无环拓扑的逻辑结构。
为了实现这些功能,网桥之间必须要进行信息的交流,这些信息交流单元就是BPDU(BridgeProtocol Data Unit)。所有支持STP协议的网桥都会接收并处理收到的BPDU报文。该报文的数据区里携带了用于生成树计算的所有有用信息。
在Disabled状态下端口不激活不参与STP任何动作,阻塞状态下交换机接收BPDU,判断交换机位置和根ID但不参与数据帧转发,学习状态下交换机根据BPDU判断端口是否应该参与数据帧的转发并发送BPDU;在学习状态下交换机准备参与数据帧的转发并填写MAC地址表;在转发状态下,交换机转发数据帧同时收发BPDU。
可靠的网络必须具备三个典型的特点:1是能够有效地提供传输流量;2是提供冗余;3是故障快速恢复能力但随着语音视频的广泛使用这就要求了网络必须具备更快的自我恢复能力,很显然STP的50秒貌似有那么一点点长,于是开发了由802.1w定义的快速生成树协议(RSTP)和由802.1s定义的多路生成树协议(MSTP)由于与MSTP协议相关联的协议有一点点多,所以我们首先说说RSTP快速生成树协议。


RSTP快速生成树
Rstp是从stp发展过来的,其实所有的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。那么RSTP做的改进就是:为根端口和指定端口设置了快速切换用的替换端口(Alternate Port)和备份端口(Backup Port)两种角色,第二点改进:在只连接了两个交换端口的点对点链路中,指定端口只需与下游网桥进行一次握手就可以无时延地进入转发状态。第三点改进:直接与终端相连而不是把其他网桥相连的端口定义为边缘端口(Edge Port)。边缘端口可以直接进入转发状态,不需要任何延时。
在RSTP中只有三种端口状态,Discarding、Learning和Forwarding。802.1D中的禁止端口,监听端口,阻塞端口在802.1W中统一合并为禁止端口。
缺陷:1、由于整个交换网络只有一棵生成树,在网络规模比较大的时候会导致较长的收敛时间,拓扑改变的影响面也较大。2、在网络结构不对称的时候,单生成树就会影响网络的连通性。3、当链路被阻塞后将不承载任何流量,造成了带宽的极大浪费,这在环行城域网的情况下比较明显。



MSTP多生成树协议
MSTP协议是IEEE 802.1s中提出的一种STP和VLAN结合使用的新协议,是基于实例计算出多颗生成树。它既继承了RSTP端口快速迁移的优点,又解决了RSTP中不同vlan必须运行在同一棵生成树上的问题。这为虚拟局域网环境提供了快速收敛和负载均衡的功能。
要了解MSTP多生成树协议那么就需要了解MSTI多生成树实例、MST域、IST内部生成树、CST公共生成树这几个概念。
MSTI多生成树实例
每个实例可以包含一个或多个VLAN,每个VLAN只能映射到一个实例,从而实现不同VLAN组之间的负载分担。将每一个实例都看成STP,所以不同实例下都有一个相对应的根,选举规则与STP一致,在多余链路上实现VLAN级的负载均衡。
MST域
为了确保多生成树计算的准确性,这些网桥的VLAN和实例映射关系必须完全相同。然而在大型网络中不能保证所有网桥配置相同的VLAN映射关系,MSTP就提出了MST域来解决此问题。将大型网络划分成多个MST域 ,把拥有相同VLAN映射关系(也就是同一个实例)以及其他属性的网桥放在同一个域中,域之间运行标准还是RSTP。通过MST配置标识来判断设备是否在同一MST域内。
MST域的配置标识:
1.域名(Configuration Name):本域的域名 。
2.修订级别(Vevision level):目前保留,默认为0
3.配置摘要(Configuration Digest):由网桥的VLAN和实例映射关系生成的长度为16字节的HMAC-MD5签名。如果配置摘要不同,表示VLAN和实例映射关系不同,属于不同的MST域
这样一来MST提供了多个数据转发路径和负载均衡,提高了网络容错能力因为一个进程(转发路径)的故障不会影响其它进程(转发路径)。

CST 公共生成树
CST (Common Spanning Tree,公共生成树)是用来互联MST区域的单生成树。如果把每个MST区域看作是一个"设备",这些"设备通过STP协议、RSTP协议计算生成CST这样一棵生成树。
是连接网络内MST域的单生成树,总根所处的域为CST的根桥 。
IST 内部生成树
IST(Internal Spanning Tree 内部生成树)是一种特殊的MSTI,它是MST区域中的一个生成树实例。
SST单生成树
运行STP/RSTP的交换机设备只能属于一个生成树。MST域中只有一个交换设备,这个交换设备构成单生成树。

其实在每个MST区域内部,MST维护着多个生成树实例。实例0是一个特殊的实例 (其实可以与VLAN 1类比,VLAN 1是交换机默认的管理VLAN,也是交换机默认的本地VLAN),那就是此处所说的IST。所有其他MST实例号只能在1 ~ 4094之间,也可以把IST看成是每个MST区域的外在表现。默认情况下,所有VLAN是分配到IST实例中的。
默认情况下交换机运行的就是MSTP,所有的VLAN都在实例里面,在MSTP里面每个实例单独运行的是RSTP。
从包围范围来看,IST最小属于MST区域内部,CST次之是MST区域间的互联生成树实例,CIST包括了IST和CST。

CIST公共和内部生成树
是连接一个交换网络内所有设备的单生成树,由IST和CST共同构成。
通用和内部生成树(CIST)是每个MST区的内部生成树(IST)、互连MST区的通用生成树和单生成树桥的一个集合,它和一个MST区内的一个IST是一样的,它和一个MST区外的CST也是一样的;STP、RSTP和MSTP共同建立一个单独的桥来做为通用和内部生成树(CIST)的根。
是整个网络所有设备经过生成树计算得到的一棵树 。

PVST/PVST+每个VLAN生成树(Per-VLAN Spanning Tree)
PVST它不再像STP那样把整个交换网络当成一个生成树实例,而是为每个VL AN当作一个生成树实例。在STP中,它只定义了一个CST (通用生成树),假设整个桥接网络中仅-一个生成树实例,这样就要求整个网络无环路。而在PVST中,每个VL AN一个生成树实例,只要每个VL AN内部无环路就可以,不考虑其他VL AN拓扑。这是它与STP的最大区别。
另外PVSTBPDU的格式和STP/RSTPBPDU格式已经不一样,发送的目的地址也发生了一定的变化所以,PVST协议并不兼容STP/RSTP协议。由于每个VLAN都有一棵独立的生成树,单生成树的种种缺陷都被克服了。同时,PVST带来了新的好处,那就是二层负载均衡。

缺陷:1、由于每个VLAN都需要生成一棵树,PVST BPDU的通信量将正比于Trunk的VLAN个数。2、在VLAN个数比较多的时候,维护多棵生成树的计算量和资源占用量将急剧增长。3、由于协议的私有性,PVST/PVST+不能像STP/RSTP一样得到广泛的支持。

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时间: 2024-10-15 19:09:06

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STP/RSTP/PVST/MSTP/MSTI/CIST的概念以及Cost of path的计算

| STP/RSTP/PVST/MSTP的概念 | STP该协议可应用于在网络中建立树形拓扑,消除网络的二层环路,并且可以通过一定的方法实现路径冗余,但不是一定可以实现路径冗余.STP的基本原理是,通过在交换机之间传递一种特殊的协议报文,网桥协议数据单元(Bridge Protocol Data Unit,简称BPDU),来确定网络的拓扑结构.Spanning Tree Protocol在IEEE802.1D文档中定义.该协议的原理是按照树的结构来构造网络拓扑,消除网络中的环路,避免由于环路的存

STP,RSTP,PVST,MSTP,MSTI,CIST概念。

1.STP生成树协议STP(Spanning Tree Protocol)是生成树协议的英文缩写.该协议可应用于在网络中建立树形拓扑,消除网络中的二层环路,并且可以通过一定的方法实现路径冗余,但不是一定可以实现路径冗余.生成树协议适合所有厂商的网络设备,在配置上和体现功能强度上有所差别,但是在原理和应用效果是一致的.STP通过协商阻断一些交换机端口,以确保网络中所有目的地之间只有一条逻辑路径,构建一棵没有环路的转发树.当一个端口阻止流量进入或离开时,该端口便视为处于阻塞状态.不过 STP 用来防

stp rstp pvst mstp

生成树种类 stp介绍 STP(Spanning Tree Protocol)是生成树协议的英文缩写.该协议可应用于在网络中建立树形拓扑,消除网络中的二层环路,并且可以通过一定的方法实现路径冗余,但不是一定可以实现路径冗余.生成树协议适合所有厂商的网络设备,在配置上和体现功能强度上有所差别,但是在原理和应用效果是一致的. 功能介绍 生成树协议最主要的应用是为了避免局域网中的单点故障.网络回环,解决成环以太网网络的"广播风暴"问题,从某种意义上说是一种网络保护技术,可以消除由于失误或者意

STP+RSTP详解

STP技术---生成树技术 作为二层防环的技术还包括smart-link.eth-trunk.堆叠.rrpp等: STP技术的收敛速度为1-2srrpp技术的收敛速度 ms单位: STP技术的优势 1.适应复杂网络:2.STP机制丰富,能存在多种保护机制等:说明:STP技术包括:STP.RSTP.MSTP华为设备开启,默认STP版本为MSTP 二层环路 危害:1. 广播风暴:数据帧的数量呈指数型增长:2. mac地址表震荡:mac地址表不断进行刷新,无法正常地转发数据帧:3.最终影响设备正常使用

Network基础知识-STP\RSTP\MSTP\PVST+

一. STP 1.1 定义 STP(Spanning Tree Protocol),及生成树协议.是根据IEEE 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所造成的报文处理能力下降的问题发生. 它的产生源于链路的冗余连接.在大中型网络当中,与主干网和服务器的连接是非常重要

PVST、RSTP、MSTP区别

PVST: Per VLAN spanning tree,每VLAN生成树,仍然遵循STP的特点,三个端口角色:root port.Designate port和Alternate port,5个端口状态:Disable.Blocking.Listening.Learing和Forwaring 依赖于定时器的等待,被动的等待定时器的超时,收敛速度慢.BPDU超时时间为20s,再加上两个转发延迟30s,要50s才能实现链路的收敛.但是解决了STP的次优路径.无法实现负载流量的问题 PVST在每个V

STP/RSTP/MSTP的区别

1.STP:不能快速迁移.即使是在点对点链路或边缘端口,也必须等待2倍的forward delay的时间延迟,网络才能收敛.2.RSTP:IEEE Std 802.1w定义,可以快速收敛,却存在以下缺陷:局域网内所有网桥共享一棵生成树,不能按vlan阻塞冗余链路.3.MSTP可以弥补这样缺陷,它允许不同vlan的流量沿各自的路径分发,从而为冗余链路提供了更好的负载分担机制. 原文地址:https://blog.51cto.com/14217006/2410806

华为stp rstp mstp配置

1.实验拓扑2.stp配置SW1vlan10 定义vlanvlan20 interface Eth-Trunk1 配置链路聚合port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 10 20mode lacp-staticmax active-linknumber 1 interface GigabitEthernet0/0/1 接口加入逻辑聚合口eth-trunk 1interface G

STP RSTP

一.透明网桥 1.对于一般的透明网桥来说,通常都具有以下的特点: +拓展LAN的能力 +自主动态学习站点的地址信息 当网桥的某个端口上收到含有某个源MAC地址的数据帧时,它就把该MAC地址和接收该数据帧的端口号保存在MAC地址表中.MAC地址表能够指明该MAC地址与透明网桥的哪个端口相连. +问题:一般的透明网桥不会对转发的报文做任何记号,这样没如果网络中存在回路,则有可能报文在回路中不断循环转发,造成网络拥塞 当网桥收到一个数据帧时,会查找这张地址表,找到目的MAC所对应的端口.然后分下列三种

4.鸟哥学习笔记--生成树STP

局域网(LAN,Local Area Network) 局域网通过网桥互连,IEEE 802标准中有两种网桥规范,一种是802.1d定义的透明网桥,另一种是802.5定义的源路由网桥. 网桥 桥接器(英语:network bridge),又称网桥,一种网络设备,负责网络桥接(network bridging)之用.根据MAC分区块,可隔离碰撞.桥接器将网络的多个网段在数据链路层(OSI模型第2层)连接起来(即桥接).桥接器在功能上与集线器等其他用于连接网段的设备类似,不过后者工作在物理层(OSI