DA000028_生成樹原理ISSUE1.0

1、課程 DA000028生成樹原理ISSUE 1.0DA000028 生成樹原理 ISSUE1.0ISSUE 1.0目 錄目 錄課程說明1課程介紹1課程目標(biāo)1第1章 透明橋接概述21.1 透明網(wǎng)橋的應(yīng)用21.2 路徑回環(huán)的產(chǎn)生41.3 生成樹協(xié)議的引入5第2章 STP協(xié)議62.1 生成樹協(xié)議基本原理62.2 配置消息介紹72.3 生成樹比較92.4 配置消息舉例112.5 鏈路故障處理132.6 臨時(shí)回路處理172.7 拓?fù)涓淖儠r(shí)處理212.8 生成樹協(xié)議的不足25第3章 快速生成樹協(xié)議（RSTP）263.1 快速生成樹協(xié)議介紹263.2 快速生成樹協(xié)議改進(jìn)273.3 生成樹和快速生成樹的比較3

2、2iDA000028 生成樹原理 ISSUE1.0課程說明課程說明課程介紹本課程主要介紹STP(Spanning Tree Protocol)。在以太網(wǎng)中為了避免單點(diǎn)故障進(jìn)行鏈路冗余備份，鏈路的冗余備份又會導(dǎo)致路徑環(huán)路，從而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴。STP協(xié)議可應(yīng)用于環(huán)路網(wǎng)絡(luò)，通過一定的算法阻斷某些冗余路徑，將環(huán)路網(wǎng)絡(luò)修剪成無環(huán)路的樹型網(wǎng)絡(luò)，從而避免報(bào)文在環(huán)路網(wǎng)絡(luò)中的增生和無限循環(huán)。課程目標(biāo)完成本課程的學(xué)習(xí)后，您應(yīng)該能夠： l 掌握路徑環(huán)路產(chǎn)生的原因l 掌握STP協(xié)議的基本原理l 掌握RSTP協(xié)議的基本原理32DA000028 生成樹原理 ISSUE1.0第2章 STP協(xié)議第1章 透明橋接概述1.1 透明

3、網(wǎng)橋的應(yīng)用對于一般的透明網(wǎng)橋來說，通常都具有以下的特點(diǎn)：拓展LAN能力：通過透明網(wǎng)橋的應(yīng)用，可以使原先只在小范圍LAN上操作的站點(diǎn)能夠在更大范圍的LAN環(huán)境中工作。l 透明網(wǎng)橋能夠自主學(xué)習(xí)站點(diǎn)的地址信息，從而有效控制網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包數(shù)量。當(dāng)網(wǎng)橋的某個(gè)端口上收到含有某個(gè)源MAC地址的數(shù)據(jù)幀時(shí)，它就把該MAC地址和接收該數(shù)據(jù)幀的端口號保存在MAC地址表中。MAC地址表能夠指明該MAC地址與透明網(wǎng)橋的哪個(gè)端口相連。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)，會查找這張地址表，找到目的MAC所對應(yīng)的端口。然后分下列三種情況進(jìn)行處理：如果目的端口是接收端口，則拋棄這個(gè)幀；如果不是接收端口，則從那個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)該幀。如果收到的數(shù)據(jù)

4、幀不能從該表中找到對應(yīng)目的地址的端口，則要從除收到該數(shù)據(jù)之外所有其他端口廣播出去。另外如果網(wǎng)橋收到的是廣播幀，也要把該幀從除接收端口以外的所有其他端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。但問題是“透明”網(wǎng)橋畢竟不是路由器，它不會對報(bào)文做任何修改的，報(bào)文中不會記錄到底經(jīng)過了幾個(gè)網(wǎng)橋，如果網(wǎng)絡(luò)中存在環(huán)路，報(bào)文有可能在環(huán)路中不斷循環(huán)和增生，造成網(wǎng)絡(luò)的擁塞，因而導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)中“路徑回環(huán)”問題的產(chǎn)生。1.2 路徑回環(huán)的產(chǎn)生圖中是一個(gè)由于環(huán)路造成報(bào)文循環(huán)和增生的例子。假定A站點(diǎn)還沒有發(fā)送過任何包，因此網(wǎng)橋B1、B2和B3的地址表中都沒有A的地址的記錄。當(dāng)A發(fā)送了一個(gè)包，最初三個(gè)網(wǎng)橋都接受了這個(gè)包，記錄A的地址在LAN1上，并排隊(duì)等待

5、將這個(gè)包轉(zhuǎn)發(fā)到LAN2上。根據(jù)LAN的規(guī)則，其中的一個(gè)網(wǎng)橋?qū)⑹紫瘸晒Φ陌l(fā)送包到LAN2上，假設(shè)這個(gè)網(wǎng)橋是B1，那么B2和B3將會再次接收到這個(gè)包，因?yàn)锽1對于B2和B3來說是透明的，這個(gè)包就好像是A在LAN2上發(fā)送的一樣，于是B2和B3記錄A在LAN2上，排隊(duì)等待將這個(gè)新包轉(zhuǎn)發(fā)到LAN1上，假設(shè)這時(shí)B2成功將最初的包轉(zhuǎn)發(fā)到LAN2上，那么B1和B3都接收到這個(gè)包。B3還好，只是認(rèn)為A仍然在LAN2上，而B1又發(fā)現(xiàn)A已經(jīng)轉(zhuǎn)移到LAN2上了，然后B1和B3都會排隊(duì)等待轉(zhuǎn)發(fā)新包到LAN1上。如此下去，包就在環(huán)路中不斷循環(huán)，更糟糕的是每次成功的包發(fā)送都會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)兩個(gè)新包。1.3 生成樹協(xié)議的引入

6、盡管透明網(wǎng)橋存在這個(gè)隱患，但是它的應(yīng)用還是相當(dāng)有誘惑力的，因?yàn)橥该骶W(wǎng)橋在無回路的網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮的作用是無可指摘的。那么是不是就認(rèn)為我們不能組建有回路的網(wǎng)絡(luò)呢？這顯然是不合適的，因?yàn)榛芈返拇嬖诳梢栽谕負(fù)浣Y(jié)構(gòu)的某條鏈路斷開之后，仍然保證網(wǎng)絡(luò)的連通性。為此，我們找到了一種很好的算法，它通過阻斷冗余鏈路將一個(gè)有回路的橋接網(wǎng)絡(luò)修剪成一個(gè)無回路的樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這樣既解決了回路問題，又能在某條活動（active）的鏈路斷開時(shí)，通過激活被阻斷的冗余鏈路重新修剪拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的連通。上面的圖中給出了一個(gè)應(yīng)用生成樹的橋接網(wǎng)絡(luò)的例子，其中字符ROOT所標(biāo)識的網(wǎng)橋是生成樹的樹根，實(shí)線是活動的鏈路，也就是生成樹的枝條，

7、而虛線則是被阻斷的冗余鏈路，只有在活動鏈路斷開時(shí)才會被激活。第2章 STP協(xié)議2.1 生成樹協(xié)議基本原理生成樹算法的基本原理也很簡單，網(wǎng)橋之間彼此傳遞一種特殊的配置消息，802.1D協(xié)議將這種配置消息稱為“配置橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元”或者“配置BPDU”。配置消息中包含了足夠的信息來保證網(wǎng)橋完成生成樹的計(jì)算。交換機(jī)會根據(jù)BPDU消息來完成如下的工作：l 在橋接網(wǎng)絡(luò)的所有參與生成樹計(jì)算的網(wǎng)橋中，選出一個(gè)作為樹根（Root Bridge）；l 計(jì)算出其他網(wǎng)橋到這個(gè)根網(wǎng)橋的最短路徑；l 為每一個(gè)LAN選出一個(gè)指定網(wǎng)橋，該網(wǎng)橋必須是離根網(wǎng)橋最近的。指定網(wǎng)橋負(fù)責(zé)將這個(gè)LAN上的包轉(zhuǎn)發(fā)給根橋；l 為每個(gè)網(wǎng)橋選擇一

8、個(gè)根端口，該端口給出的路徑是本網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋的最短路徑；l 選擇包含在生成樹上的端口，由根端口和LAN連接其指定網(wǎng)橋的那些端口（指定端口）組成。2.2 配置消息介紹配置消息也被稱作橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元（BPDU），它主要包括以下內(nèi)容：即橋接網(wǎng)絡(luò)中的根橋ID，從指定網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋的最小路徑開銷，指定網(wǎng)橋ID和指定端口ID四項(xiàng)內(nèi)容。網(wǎng)橋之間通過傳遞這些內(nèi)容就足以能夠完成生成樹的計(jì)算。為了敘述方便，我們可以用矢量形式（RootID，RootPathCost，DesignatedBridgeID，DesignatedPortID）來描述某個(gè)網(wǎng)橋所發(fā)出的BPDU內(nèi)容。最初，所有的網(wǎng)橋都發(fā)送以自己為根橋的配置消息，

9、比如網(wǎng)橋B發(fā)送的配置消息為（B，0，B，PortID）； 網(wǎng)橋?qū)⒔邮盏降呐渲孟⒑妥约旱呐渲孟⑦M(jìn)行優(yōu)先級比較，保留優(yōu)先級較高的配置消息，并據(jù)此完成生成樹的計(jì)算。橋接網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)網(wǎng)橋都有一個(gè)用來標(biāo)識自己的唯一的48位地址，生成樹協(xié)議中，使用網(wǎng)橋優(yōu)先級和該48位地址的組合作為網(wǎng)橋的ID在配置消息的數(shù)據(jù)部分中來表示這個(gè)網(wǎng)橋。對每個(gè)網(wǎng)橋來說，這個(gè)網(wǎng)橋的所有端口可以使用端口優(yōu)先級和端口索引值作為ID來表示，生成樹協(xié)議使用這個(gè)ID在配置消息中唯一的表示網(wǎng)橋中的某個(gè)特定端口。BPDU配置消息是以以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的格式進(jìn)行傳遞的，它采用一個(gè)周知的多播MAC地址01-80-C2-00-00-00作為目的MAC地址

10、，網(wǎng)絡(luò)中所有的網(wǎng)橋收到該地址后都能夠判斷出該報(bào)文是生成樹協(xié)議的協(xié)議報(bào)文。源MAC地址域中填的是本網(wǎng)橋的MAC地址。數(shù)據(jù)鏈路層報(bào)頭中的S A P 值是0 1 0 0 0 0 1 0（0x42）。在報(bào)文的數(shù)據(jù)域中攜帶了用于生成樹計(jì)算的所有數(shù)據(jù)。它除了上面所提到的根橋ID，到根的最小路徑費(fèi)用，指定橋ID和指定端口ID外，還包含其它一些輔助信息的值。2.3 生成樹比較那么我們是如何根據(jù)優(yōu)先級比較的結(jié)果計(jì)算生成樹的呢？主要分如下的幾個(gè)步驟進(jìn)行：l 首先，配置消息中最小的那個(gè)根網(wǎng)橋ID將成為生成樹的根；l 如果自己就是根網(wǎng)橋，則最短路徑開銷為0；否則將最優(yōu)配置消息中的路徑開銷加上接收端口對應(yīng)鏈路的路徑開銷

11、就是本網(wǎng)橋到根的最短路徑開銷；l 然后選擇根端口，一般來說對應(yīng)最短路徑開銷的那個(gè)端口就是根端口，但是如果對應(yīng)最短路徑開銷的端口不止一個(gè)，則ID號最小的端口將成為根端口。l 確定根和最短路徑之后，網(wǎng)橋得到自己的配置消息，并將自己作為接收到的配置消息比之劣的那些端口的指定網(wǎng)橋，而這些端口就是指定端口。l 最后，網(wǎng)橋從指定端口將自己的配置消息發(fā)送出去。配置消息優(yōu)先級比較的原則是：l 先比較根網(wǎng)橋的ID，數(shù)值較小的那個(gè)優(yōu)先級較高；l 如果根網(wǎng)橋ID相同，則比較發(fā)送網(wǎng)橋到根橋的最短路徑，數(shù)值較小的優(yōu)先級較高；l 如果前兩者都相同，則比較發(fā)送網(wǎng)橋的ID，數(shù)值較小的優(yōu)先級較高；l 最后如果前三者都相同，則比

12、較發(fā)送端口ID（即配置消息中的指定端口的ID），同樣是數(shù)值較小的優(yōu)先級較高。需要說明的是，如果前三者都相同，表明發(fā)送網(wǎng)橋的兩個(gè)端口連接到一個(gè)物理LAN上。2.4 配置消息舉例下面我們舉個(gè)例子來說明這個(gè)過程。圖中網(wǎng)橋B81總共有五個(gè)端口，分別接收到這樣的配置消息：Port1：（32，0，32）Port2：（23，18，123）Port3：（23，14，321）Port4：（23，14，100）Port5：（23，15，80）注意：在計(jì)算過程中，指定端口ID不影響根橋的選擇，但會影響根端口的選擇。在此，我們?yōu)楹喕鹨?，暫且不考慮指定端口ID。表示BPDU消息的優(yōu)先級矢量用（RootID，RootP

13、athCost，DesignatedBridgeID）來表示。經(jīng)過優(yōu)先級比較，可以確定最好的根橋是23；而且本網(wǎng)橋到根橋的最短路徑是14+1=15；網(wǎng)橋還必須從端口3和端口4中選出一個(gè)作為根端口，由于端口4的配置消息的發(fā)送橋ID為100，比端口3的321較小，所以端口4為根端口。網(wǎng)橋81將發(fā)送（23，15，81）的配置消息，該配置消息優(yōu)于端口1和2收到的配置消息，因此網(wǎng)橋81為端口1和2所連接的網(wǎng)段的指定網(wǎng)橋，并把自己的配置消息從端口1、2發(fā)送出去。這樣就確定了，阻塞端口3和端口5，端口4是根端口，端口1和端口2是指定端口。阻塞的端口不參與數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，根端口或指定端口收到的需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)只能從

14、其他的根端口或指定端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。從整個(gè)網(wǎng)絡(luò)來看，就等于阻塞了某些鏈路，而其他的鏈路組成一個(gè)無回路的樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。2.5 鏈路故障處理如果活動的鏈路發(fā)生故障怎么辦呢？生成樹算法提供了一種定時(shí)器策略，配置消息中攜帶了一個(gè)生存期的域值，根網(wǎng)橋從它的所有端口周期性的發(fā)送生存期為0的配置消息，收到配置消息的網(wǎng)橋也同樣從自己的指定端口發(fā)送自己的生存期為0的配置消息。如果生成樹的枝條出現(xiàn)故障，則這條鏈路下游的端口將不會收到新鮮的配置消息，自己的配置消息的生存期值不斷增長，直至到達(dá)一個(gè)極限。該網(wǎng)橋?qū)仐夁@個(gè)過時(shí)的配置消息，重新開始生成樹計(jì)算。其中，定時(shí)發(fā)送的周期為hello time；配置消息的生存期為mes

15、sage age；最大生存期為max age。假設(shè)網(wǎng)橋81的端口4上的配置消息過時(shí)了，則網(wǎng)橋81拋棄掉（23，14，100）這條配置消息，重新選擇端口3為新的根端口，仍然阻塞端口5，將端口1、端口2和端口4作為指定端口，自己的配置消息也沒有變化，從端口1、端口2和端口4發(fā)送（23，15，81）的配置消息。假設(shè)端口3的配置消息也過時(shí)了，則（23，14，321）這條配置消息也被丟棄，重新選擇端口5為新的根端口，將端口1、2、3、4都作為指定端口，自己的配置消息變?yōu)椋?3，16，81），并從四個(gè)指定端口發(fā)送出去。如果端口5的配置消息也過時(shí)了，則配置消息（23，15，80）丟掉，網(wǎng)橋以自己為根發(fā)送（8

16、1，0，81）的配置消息，直到收到更好的配置消息，重新計(jì)算生成樹。2.6 臨時(shí)回路處理當(dāng)鏈路發(fā)生故障，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浒l(fā)生改變，新的配置消息總要經(jīng)過一定的時(shí)延才能傳遍整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。那么在其他網(wǎng)橋發(fā)現(xiàn)拓?fù)涓淖冎皶l(fā)生什么事情呢？有這樣兩種可能性存在：l 一種可能是：在舊的拓?fù)渲刑幱谵D(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的端口在新的拓?fù)渲袘?yīng)該被阻塞，可是它自己并沒有意識到這一點(diǎn)，造成臨時(shí)的路徑回環(huán)；l 另一種可能是：在舊的拓?fù)渲斜蛔枞亩丝趹?yīng)該在新的拓?fù)渲袇⑴c數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，如果它自己不知道，則會造成網(wǎng)絡(luò)暫時(shí)失去連通性。第二種可能沒有太大關(guān)系，最多丟掉幾個(gè)包。而第一種可能的危害前面已經(jīng)說的很多，我想讀者們可能也為此而著急。不過沒關(guān)系，生成樹

17、算法的定時(shí)器策略提供了一種很好的解決方案。當(dāng)一個(gè)被阻塞的端口要變成轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)時(shí)，需要經(jīng)歷一定的延時(shí)。這個(gè)時(shí)延最起碼必須是新的配置消息傳播到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所須時(shí)間的兩倍。假設(shè)forward delay是配置消息傳遍整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間，我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)中間狀態(tài)，處于中間狀態(tài)的端口只能夠?qū)W習(xí)站點(diǎn)的地址信息，而不能參與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。端口從阻塞狀態(tài)經(jīng)過forward delay的延時(shí)后進(jìn)入中間狀態(tài)，再經(jīng)過forward delay延時(shí)后，才能開始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。為解決臨時(shí)回路的問題，生成樹協(xié)議引入了若干中間狀態(tài)。在802. 1D的協(xié)議中，端口有這樣幾種狀態(tài)：l Disabled：表示該端口不可用，不接收和發(fā)送任何報(bào)文。這種狀

18、態(tài)可以是由于端口的物理狀態(tài)導(dǎo)致的，也可能是管理者手工配置的。l Blocking：處于這個(gè)狀態(tài)的端口不能夠參與轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文，但是可以接收配置消息，并交給CPU進(jìn)行處理。不過不能發(fā)送配置消息，也不進(jìn)行地址學(xué)習(xí)。l Listening：處于這個(gè)狀態(tài)的端口也不參與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，不進(jìn)行地址學(xué)習(xí)；但是可以接收并發(fā)送配置消息。l Learning：處于這個(gè)狀態(tài)的端口同樣不能轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，但是開始地址學(xué)習(xí)，并可以接收、處理和發(fā)送配置消息。l Forwarding：一旦端口進(jìn)入該狀態(tài)，就可以轉(zhuǎn)發(fā)任何數(shù)據(jù)了，同時(shí)也進(jìn)行地址學(xué)習(xí)和配置消息的接收、處理和發(fā)送。圖中顯示了端口的五種狀態(tài)的遷移關(guān)系。從圖中我們可以看出來，當(dāng)一個(gè)

19、端口被選為根端口或指定端口，就會從blocking狀態(tài)遷移到一個(gè)中間狀態(tài)listening狀態(tài)；經(jīng)歷forward delay的延時(shí)，遷移到下一個(gè)中間狀態(tài)learning狀態(tài)；再經(jīng)歷一個(gè)forward delay延時(shí)，遷移到forwarding狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)端口由于拓?fù)浒l(fā)生改變不再是根端口或指定端口了，就會立刻遷移到blocking狀態(tài)。并且，處于任何狀態(tài)的端口都可能因?yàn)槎丝诳捎没蛘卟豢捎米兂蒬isabled狀態(tài)。從listening遷移到learning，或者從learning遷移到forwarding狀態(tài)，都需要經(jīng)過forward delay延時(shí)，通過這種延時(shí)遷移的方式，能夠保證網(wǎng)絡(luò)中需要遷

20、移到discarding狀態(tài)（即為膠片中的Blocking狀態(tài)）的端口已經(jīng)完成了遷移，因此能夠有效的避免臨時(shí)環(huán)路的形成。2.7 拓?fù)涓淖儠r(shí)處理網(wǎng)橋通過“學(xué)習(xí)”了解站點(diǎn)信息，并把它保持在地址表中。由于站點(diǎn)可以被移動，因而網(wǎng)橋應(yīng)該能夠?qū)⒛承┱军c(diǎn)老化，除非這個(gè)站點(diǎn)能夠不斷被證明仍然存在。站點(diǎn)信息的老化是通過站點(diǎn)信息在一段時(shí)間內(nèi)沒有重新確認(rèn)而導(dǎo)致超時(shí)來實(shí)現(xiàn)的。如果站點(diǎn)位置的改變是由于站點(diǎn)物理上被移動了，則我們可以將站點(diǎn)信息老化時(shí)間以分鐘為數(shù)量級，這是因?yàn)榘蜗履硞€(gè)站點(diǎn)的插頭，再移動這個(gè)站點(diǎn)（物理上移動），然后再插上插頭到站點(diǎn)可以開始工作，很可能花掉十幾分鐘時(shí)間。而且被移動的站點(diǎn)可以通過某種策略，以盡快開

21、始工作。例如，它們可以向廣播地址發(fā)送包。當(dāng)所有的網(wǎng)橋看到從源S 發(fā)來的包后，它們將修正到S 的條目?；谏厦婵紤]，一般將站點(diǎn)信息的老化時(shí)間設(shè)為15分鐘。然而，重新生成一棵生成樹會改變多個(gè)站點(diǎn)的位置。而且這種邏輯上的位置改變站點(diǎn)本身是無法主動覺察到的，因此也就不能通過某種特殊機(jī)制（如發(fā)廣播包）來修正站點(diǎn)的地址信息。讓很多站點(diǎn)在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變了1 5 分鐘之后都不能被訪問是不大現(xiàn)實(shí)的。因此，如果地址表的老化時(shí)間值大于生成樹重新計(jì)算所需的時(shí)間，我們認(rèn)為需要有兩個(gè)緩沖區(qū)超時(shí)值：1) 一般情況下使用的較長值（較大值）。2) 生成樹重新計(jì)算后使用的較短的緩沖區(qū)超時(shí)值。當(dāng)站點(diǎn)的物理位置發(fā)生變化，網(wǎng)橋?qū)W習(xí)到的地

22、址信息可能就不正確了，所以每條學(xué)習(xí)到的地址信息有一個(gè)生存期，如果在生存期內(nèi)沒有報(bào)文來確認(rèn)這條地址是正確的，就丟棄它。大家可以想象到，如果站點(diǎn)的物理位置變化，比如把一臺終端設(shè)備從一個(gè)接入端口拔下來，再插到另一個(gè)端口上，肯定會花費(fèi)比較長的時(shí)間，那么這段時(shí)間就不會發(fā)送任何報(bào)文，它的地址信息就會因此而從網(wǎng)橋的地址表中刪除掉。所以這種情況中的地址信息生存期可以是一個(gè)比較長的值。但是當(dāng)生成樹的拓?fù)浒l(fā)生變化，站點(diǎn)的相對位置也可能會相應(yīng)的變化。比如圖中，LANC上的站點(diǎn)對于根網(wǎng)橋來說，本來是端口1所在網(wǎng)段的；后來LANA的鏈路出現(xiàn)故障，導(dǎo)致生成樹重新計(jì)算并為網(wǎng)橋B2選擇了一條新的通往根橋的路徑，這個(gè)時(shí)候LAN

23、C上的站點(diǎn)對于根網(wǎng)橋來說就轉(zhuǎn)移到了端口2所在網(wǎng)段上。如果在很長一段時(shí)間內(nèi)根網(wǎng)橋沒有發(fā)現(xiàn)這個(gè)變化，就會將給LANC的報(bào)文從端口1轉(zhuǎn)發(fā)出去，而真正的目的地可能會收不到這些報(bào)文。怎么辦呢？我們的解決辦法是給每條學(xué)習(xí)到的地址信息加上一個(gè)較短的生存期。在網(wǎng)橋發(fā)現(xiàn)拓?fù)渥兓陂g，站點(diǎn)的相對位置變化的可能性最大，所以用這個(gè)較短的生存期來限制地址表項(xiàng)。這時(shí)您可能會問，為什么不擔(dān)心站點(diǎn)的物理位置變化會導(dǎo)致很長時(shí)間收不到報(bào)文呢？很簡單，因?yàn)檎军c(diǎn)物理位置變化期間是不需要收到任何報(bào)文的。但是問題又來了，并不是橋接網(wǎng)絡(luò)中的所有網(wǎng)橋都會發(fā)現(xiàn)拓?fù)湟呀?jīng)改變了的。比如上一頁圖中，B2的局部變化對網(wǎng)絡(luò)的其他部分沒有什么影響，網(wǎng)橋B

24、1、B3和B4可能根本就沒有意識到生成樹已經(jīng)和從前不同了，因?yàn)閷@些網(wǎng)橋來說，各個(gè)端口的狀態(tài)沒有任何變化，鏈路也是正常暢通的。不同的只是LANC的相對位置，可是這一點(diǎn)只有LANC上的站點(diǎn)發(fā)送報(bào)文的時(shí)候才能被發(fā)現(xiàn)，而沒有發(fā)送之前這些網(wǎng)橋都錯誤地用舊地址轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)來轉(zhuǎn)發(fā)到LANC的數(shù)據(jù)，所以有必要讓網(wǎng)絡(luò)中的所有網(wǎng)橋都意識到：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟呀?jīng)變化了！地址轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)可能已經(jīng)出現(xiàn)異常了！必須給那些學(xué)習(xí)到的地址表項(xiàng)設(shè)置較短的生存期！這就是生成樹協(xié)議中拓?fù)涓淖儓?bào)文的用途。拓?fù)涓淖儓?bào)文有三種：拓?fù)涓淖兺ㄖ?，拓?fù)涓淖儜?yīng)答消息，拓?fù)涓淖兿?。下面分別來介紹一下三種報(bào)文的含義：(1) 拓?fù)涓淖兺ㄖⅲ喊l(fā)現(xiàn)拓?fù)涓淖兊木W(wǎng)

25、橋從根端口以hello time為周期定時(shí)向根網(wǎng)橋的方向發(fā)送拓?fù)涓淖兺ㄖ?，每一個(gè)收到這個(gè)通知消息的非根網(wǎng)橋也同樣要向根橋的方向發(fā)送這個(gè)消息。這個(gè)消息是一個(gè)格式比較特殊的報(bào)文，它沒有數(shù)據(jù)項(xiàng)，只需要讓根知道拓?fù)涓淖兗纯伞?2) 拓?fù)涓淖儜?yīng)答消息：收到拓?fù)涓淖兺ㄖ⒌木W(wǎng)橋如果不是根網(wǎng)橋需要響應(yīng)一個(gè)拓?fù)涓淖儜?yīng)答消息，收到應(yīng)答消息的網(wǎng)橋就知道了：哦，你已經(jīng)收到我的通知消息，那我就停止發(fā)送通知消息吧。這個(gè)消息是攜帶在該網(wǎng)橋發(fā)送的下一個(gè)配置消息中，用一個(gè)拓?fù)涓淖儜?yīng)答標(biāo)志位來標(biāo)識。(3) 拓?fù)涓淖兿ⅲ焊W(wǎng)橋收到拓?fù)涓淖兺ㄖⅲ蛘咦约喊l(fā)現(xiàn)拓?fù)涓淖冎?，則在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，在以hello time為周期

26、定時(shí)向其他網(wǎng)橋發(fā)送的配置消息中，攜帶一個(gè)拓?fù)涓淖兊臉?biāo)志位。收到這個(gè)消息的網(wǎng)橋?qū)?yīng)用那個(gè)較短的地址表項(xiàng)生存期，直到收到的配置消息中不再有這個(gè)標(biāo)志。上圖中顯示了拓?fù)涓淖兺ㄖ娜^程。2.8 生成樹協(xié)議的不足在前面我們介紹了有關(guān)生成樹協(xié)議的一些特性。在實(shí)際的應(yīng)用中，生成樹協(xié)議也有很多美中不足的地方。最主要的缺點(diǎn)是端口從阻塞狀態(tài)到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)需要兩倍的forward delay時(shí)延，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的連通性至少要幾十秒的時(shí)間之后才能恢復(fù)。如果網(wǎng)絡(luò)中的拓樸結(jié)構(gòu)變化頻繁，網(wǎng)絡(luò)會頻繁的失去連通性，這樣用戶就會無法忍受。為了盡量避免網(wǎng)絡(luò)失去連通性，我們的交換機(jī)應(yīng)用了一種“快速生成樹”算法。DA000028 生成樹原理

27、ISSUE1.0第3章 快速生成樹協(xié)議（RSTP）第3章 快速生成樹協(xié)議（RSTP）3.1 快速生成樹協(xié)議介紹快速生成樹（RSTP）是從生成樹算法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，承襲了它的基本思想，即也是通過配置消息來傳遞生成樹信息，并通過優(yōu)先級比較來進(jìn)行計(jì)算?？焖偕蓸淠軌蛲瓿缮蓸涞乃泄δ?，不同之處就在于：快速生成樹在不會造成臨時(shí)環(huán)路的前提下，減小了端口從阻塞到轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)延，盡可能快的恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)連通性，提供更好的用戶服務(wù)。3.2 快速生成樹協(xié)議改進(jìn)快速生成樹從三個(gè)方面實(shí)現(xiàn)“快速”功能：1）一個(gè)新的根端口從阻塞到轉(zhuǎn)發(fā)：如果舊的根端口已經(jīng)知道自己不再是根端口了，并進(jìn)入阻塞狀態(tài)，且此時(shí)新的根端口連接的網(wǎng)段的指定

28、端口正處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，那么這個(gè)新的根端口就可以無延時(shí)的進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。圖中所示的情況就是一種典型的根端口快速狀態(tài)遷移的例子。2）一個(gè)非邊緣指定端口從阻塞到轉(zhuǎn)發(fā)：“非邊緣”的意思是這個(gè)端口連接著其他的網(wǎng)橋，而不是只連接到終端設(shè)備。等待進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的指定端口向下游發(fā)送一個(gè)握手請求報(bào)文，如果下游的網(wǎng)橋響應(yīng)了一個(gè)贊同報(bào)文，則這個(gè)指定端口就可以無延時(shí)的進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。握手請求報(bào)文是在該端口發(fā)送的下一個(gè)配置消息中，用一個(gè)握手標(biāo)志位來標(biāo)識；握手響應(yīng)報(bào)文也是攜帶在端口發(fā)送的下一個(gè)配置消息中，用一個(gè)贊同標(biāo)志位來標(biāo)識。圖中所示的情況是一個(gè)典型的非邊緣指定端口快速狀態(tài)遷移的例子。不過這種快速狀態(tài)遷移需要一個(gè)前提條件：發(fā)起握手的端口與響應(yīng)握手的端口之間是一條點(diǎn)對點(diǎn)鏈路！如果這個(gè)條件不滿足，握手將不會被響應(yīng)。那么這個(gè)指定端口只好等待兩倍的forward delay時(shí)延了?？梢婞c(diǎn)對點(diǎn)鏈路對快速生成樹的性能有很大的影響，下面列舉了點(diǎn)對點(diǎn)鏈路的幾種情況：l