傳統STP、快速STP、MSTP的總結和比較

一、 BPDU類型

1. 傳統生成樹：包括了兩種BPDU，一種是配置BPDU，一種是TCNBPDU，配置BPDU由根橋每Hello時間發出；TCN BPDU由感知到拓撲發生變更的網橋從根端口發送出去。 配置BPDU中的Flag包括了兩個字段，第7位是TCA，第0位是TC， TCA置位的配置BPDU表示一臺上游交換機收到下游發過來的TCN，進行的回復，確認知道拓撲改變了， TC置位的BPDU由根橋發出，告知全網拓撲發生了變更，通知所有交換機將MAC表的老化時間改成15秒。

2. 快速生成樹：只有一種BPDU，叫RST BPDU，它的BPDU類型有變更為0X02；它的Flag中的8位全部都使用了，Topology Change Ack、Agreement、Forwarding、Learning、Port Role（2位）、Proposal、Topology Change。

3. MSTP：MSTP的BPDU中，有一個MST Exension的字段，它包括了CIST的相關信息以及每個MSTI的相關信息，每個MSTI的內容相當于RST BPDU中的內容。

傳統生成樹抓包：

快速生成樹抓包：

MSTP抓包：

二、 收斂

1. 傳統STP：30-50秒

A. 直接鏈路失效（鏈路DOWN），如果失效鏈路一頭交換機失效的端口是根端口，并且該交換機有預備端口，那么收斂時間是30S； 如果失效鏈路一頭交換機失效的端口是根端口，它沒有預備端口，只有指定端口，那么收斂時間是50S。 為什么這里會有一個20秒的差別？ 交換機丟失根端口，會發送以自己為根的配置BPDU，如果在鏈路斷開以前，本端的接口是AP，對端是DP，本端發送的次優BPDU，對端DP收到以后，會立即回應最優BPDU，所以不必要等待20秒超時； 如果在鏈路斷開以前，本端的接口是DP，對端是AP，那么本端發送以自己為根的次優BPDU以后，對端的原AP端口需要等待20秒超時才會進行回應，所以需要50秒。

B. 間接鏈路失效（HUB鏈路、或者BPDU被過濾等）：需要等待20S的超時時間，需要50S收斂。

2. 快速生成樹：被定義為幾秒內可以收斂

A. 選舉新的根端口：選舉新的根端口，不會存在環路風險，所以新的根端口可以直接進入轉發狀態。

B. 邊緣端口：邊緣端口用于連接主機等設備，不會引起環路風險，由管理員手工進行配置。所以不參與STP的計算，可立即進入轉發狀態。

C. P/A機制：在點對點的鏈路上，DP會發起P/A的同步機制，即上游交換機在DP發送Proposal置位的BPDU，下游交換機收到的端口如果是RP，則會進行同步過程，會將本交換機的其他處于轉發狀態的端口置為Discarding狀態，并將RP置轉發狀態；同時會發送Agreement置位的BPDU給上游；這樣就完成了一輪的同步； 下游交換機會再向DP發起P/A同步過程。

D. 接收次級BPDU不用等待Max_age超時，和傳統STP不同，不管是AP還是DP，只要接收到了次級BPDU，會立即進行端口角色的運算； 3倍Hello時間超時，如果在2倍Hello時間接收不到BPDU，就會老化這個BPDU并進行STP的運算。

E. 在P/A協商失敗或者共享鏈路上，需要按傳統STP的方法等待2倍轉發延遲才能收斂。

三、TCN

1. 傳統STP：端口由不轉發到轉發，或者由轉發到不轉發都認為發生了拓撲變更。

A. 由感知到拓撲發生變化的交換機從根端口持續發出TCN BPDU；

B. 上游交換機收到TCN BPDU以后，會回應一個TCA置位的配置BPDU；（只有指定端口會處理）

C. 感知到拓撲發生變化的交換機收到上游交換機的TCA置位的BPDU后，不再發送TCN BPDU；

D. 上游交換機從自己的根端口方向傳播TCN BPDU；

E. 這個過程一級一級上傳到根橋；

F. 當根橋知道拓撲發生變更以后，會發送TC置位的配置BPDU，泛洪到全網；根橋會持續發送TC置位的配置BPDU，這個時間是Max age + Forwarding delay的時間；

G. 收到TC置位的下游交換機會將MAC地址的老化時間從300S改到15S；

在華為設備上： 配置傳統STP，只有當端口從不轉發過渡到轉發狀態才會產生TCN，端口DOWN不會觸發TCN； 當交換機收到TC置位的BPDU以后，不是將MAC老化時間改為15秒，而是直接清空MAC地址表。

2. RSTP：非邊緣端口進入轉發狀態才會定義為拓撲發生了變更（連接丟失不產生TCN，端口進入 阻塞狀態不產生TCN）。

A. 由感知拓撲發生變化的交換機產生通知，該交換機將TC置位的BPDU，向非邊緣的DP、RP擴散

B. 為轉發端口開啟TC While計時器，時長是2倍Hello時間(TC While超時則停止發送TC置位的BPDU)

C. 清空除邊緣端口以外的其他端口的MAC地址表

D. 鄰居交換機接收到TC置位的BPDU后：清除所有端口上學習到的MAC地址（接收拓撲變更的端口除外）， 啟動TC Whilie計時器，并且在非邊緣的指定端口和根端口發送TC置位的BPDU。通過這種方法擴散到全網。

四、端口狀態

1. 傳統STP包括了五種端口狀態

A. Disabled： 端口未啟用時，處于此狀態。

B. Listening： 參與STP運算，選舉端口角色，接收發送BPDU，不學習MAC，不轉發數據幀

C. Learning：接收發送BPDU，學習MAC地址，不轉發數據幀

D. Forwarding：接收發送BPDU，學習MAC地址，轉發數據幀

E. Blocking：接收但不發送BPDU，不學習MAC地址，不轉發數據幀

2. RSTP：

A. 摒棄了Disabled、Listening、Blocking三種狀態

B. 增加了Discarding狀態：這個端口狀態不學習MAC地址，不轉發數據幀，參與STP的運算。

五、端口角色

1. 傳統生成樹

A. 根端口：每個根橋選舉一個根端口，該端口去往根橋的Cost最低；

B. 指定端口：每個網段（鏈路）選舉一個指定端口，它在這個網段上是最優的。轉發本網段去往根橋的數據，轉發從交換機方向發往所連接的網段的數據。

C. 阻塞端口：被阻塞的端口，在STP中，除了根端口和指定端口，其他的端口都屬于阻塞端口（華為在傳統STP也存在DP、BP）

2. 快速生成樹：定義了新的端口角色

A. Alternate Port:當一個端口能收到其他交換機發過來的配置BPDU，并且處于被阻塞狀態，它就是預備端口。它是根端口競爭失敗的端口，是根端口的備份。

B. Backup Port：如果一個端口能收到本交換機發過來的配置BPDU，并且在這個網段上不是最優的端口，則當選為備份端口，備份端口是指定端口的備份。

3. MSTP：定義了新的端口角色

A. 域邊緣端口：處于Region邊界的端口，邊緣端口的鏈路對端是另一個Region。

B. Master端口：在非CIST根橋所在區域中的IST的根端口，在其他實例里稱為Master端口。它是一個Region里去往CIST根橋Cost最小的端口。

六、基本配置

1. 全局開關

開啟STP: stp enable

關閉STP: stp disabled | undo stp enable

2. 時間因子：華為特有的一個值，用于Hello超時，標準的協議里沒有這個時間因子，華為定義默認為3

stp timer-factor <1-10>

3. 修改Hello時間： stp time hello <100-1000>，默認是200，單位是厘秒，即2S，這個值不建議進行修改，同理可以修改轉發延遲和最大老化時間

4. 傳統STP

stp mode stp

3. 快速STP

stp mode rstp

4. 多生成樹：處于同一個region的交換機，其配置ID必須相同，配置ID包括三個參數：區域名稱、修訂版本號以及映射關系。MSTP在交換消息的時候，會傳遞配置ID的MD5值，如果匹配則認為在一個Region，如果不匹配則認為不是一個Region。在配置完成以后，需要激活配置，MSTP才可以生效。

stp region-configration

region-name CDE

revision-level 10

instance 2 vlan 10

instance 3 vlan 20

active redion-configration

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