学习笔记5-二层冗余链路

什么是冗余

冗余：多了至少一个线路。

冗余带来的问题

广播风暴：循环泛洪
重复帧：两条线路一起实现同一信息从起点到终点的传递。
MAC地址表不稳定

避免冗余-生成树协议（Spanning Tree Protocol）

通过生成树协议，可以阻塞冗余的线路，当可用线路变得不可用时，再自动启用冗余线路（解除阻塞）。

生成树协议的基本原理

BPDU的内容

生成树判决

每个广播网络只能有一个RB（Root Bridge，根桥）
每个NRB（Non-Root Bridge，非根桥）只能有一个RP（Root Port，根端口）
每个网段只能有一个指定端口
非指定端口和非根端口将被阻塞
Catalyst交换机为每一VLAN运行一个生成树，叫PVST。

成为根桥：
每个交换机默认的优先级是32768
优先级最低的交换机成为根桥，若优先级一致，则比较MAC地址，MAC地址最小的成为根桥。

根端口

根网桥上没有根端口
根路径开销最小的成为根端口
如果开销相同，端口ID（Port ID）最小的端口成为根端口
Port ID共16位，其中8位优先级，8位端口号。
端口优先级默认为128

生成树的路径成本

在每个网段选取唯一一个指定端口（DP）

计算所在网段端口到根桥的路径开销，开销最小的为DP。
若开销一致，则BID（桥ID）最小的为DP。
被选为根端口和DP的端口进入转发状态
落选端口进入阻塞状态，只侦听BPDU。

生成树定时器

Hello Timer：STP交换机发送BPDU的时间间隔。
Forwarding Delay Timer：指一个端口的listening和learning的各自时间，默认为15秒。即listening状态持续15秒，接着learning状态再持续15秒。这两个状态下的端口会处于Blocking状态，这是STP用于避免临时环路的关键。
Max Age：端口BPDU老化的时间。超过这个时间会重新计算生成树，默认为20秒。

链路的几个状态

BPDU：网桥协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit）。

Disabled：不收发任何报文。
Blocking：不接收或转发数据，接收但不发送BPDUs，不进行地址学习。
Listening：不接收或转发数据，接收并发送BPDUs，不进行地址学习。
Learning：不接收或转发数据，接收并发送BPDUs，开始地址学习。
Forwarding：接收并转发数据，接收并发送BPDUs，进行地址学习。

Cisco关于生成树协议的增强功能

PortFast：直接进入转发状态，只用于连接终端主机的接口。PortFast端口一旦收到一个BPDU，就会失去PortFast特性。
UplinkFast：将所有可以到达根端口的端口全部加入到上行链路组中作为主链路，若主链路失效，备用链路会立即生效。
BackboneFast（cont.）：线路断连，则自称为根。向外发送BPDU，重新确认新的拓扑关系中的根。

注：阻塞的端口不发送BPDU，但是会接收BPDU。

快速生成树协议

RSTP是快速生成树

快速生成树的端口角色

root port：根端口
designated port：指定端口
alternate port：预备端口
backup port：备用端口

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