STP的BPDU報(bào)文類型

STP的BPDU報(bào)文類型一共有兩種，分別是配置BPDU報(bào)文(BPDU報(bào)文中的BPDU類型值為0x00)和TCN BPDU報(bào)文(BPDU報(bào)文中的BPDU類型值為0x80)，下面培訓(xùn)啦IT教育為大家詳解介紹這兩種類型BPDU報(bào)文的區(qū)別。

1 配置BPDU報(bào)文

在配置BPDU報(bào)文中，BPDU類型(BPDU Type)的值被設(shè)置為0x00，主要作用如下所述。

① 用于選舉根橋及端口角色。

② 通過定期發(fā)送(每兩秒發(fā)送一次)配置BPDU報(bào)文維護(hù)端口狀態(tài)。

③ 用于確認(rèn)接收到的TCN BPDU報(bào)文。

④ 用于選舉根橋及端口角色。

配置BPDU報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)過程如圖1所示，從該圖中可知，STP收斂后只有根橋才會(huì)定期發(fā)送配置BPDU報(bào)文，其他非根橋收到BPDU報(bào)文后會(huì)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，通過這種方式維護(hù)端口狀態(tài)。

圖1 配置BPDU報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)過程

由圖1可知，STP收斂后，SWA為根橋，每隔2秒發(fā)送一次配置BPDU報(bào)文，配置BPDU報(bào)文會(huì)從所有的指定端口發(fā)送出去，其他非根橋從根端口接收到根橋發(fā)送的配置BPDU報(bào)文后，將配置BPDU報(bào)文緩存到接收端口，并將配置BPDU報(bào)文從所有的指定端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。但是非根橋在接收到配置BPDU報(bào)文后，是否轉(zhuǎn)發(fā)也需要進(jìn)行判斷。

非根橋收到配置BPDU報(bào)文后，會(huì)先將配置BPDU報(bào)文中的Message Age和MaxAge進(jìn)行比對(duì)，如果Message Age小于等于Max Age，則接收并轉(zhuǎn)發(fā)配置BPDU報(bào)文;如果Message Age大于Max Age，則會(huì)丟棄配置BPDU報(bào)文，不接收也不轉(zhuǎn)發(fā)。對(duì)于轉(zhuǎn)發(fā)的配置BPDU報(bào)文會(huì)修改以下內(nèi)容：

① 將網(wǎng)橋ID修改為轉(zhuǎn)發(fā)者的網(wǎng)橋ID。

② 將端口ID修改為發(fā)送配置BPDU報(bào)文的端口ID(包括端口優(yōu)先級(jí)和端口ID)。

③ 將Message Age加1(可以限制配置BPDU報(bào)文的傳輸范圍)。

2 TCN BPDU報(bào)文

TCN BPDU報(bào)文中BPDU類型(BPDU Type)的值被設(shè)置為0x80，其作用是通告網(wǎng)絡(luò)中拓?fù)浒l(fā)生了改變。首先需要說明通告TCN BPDU報(bào)文和STP的收斂沒有任何的關(guān)系，那么通告拓?fù)涓淖兊哪康氖鞘裁茨?在如下場景中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖儙淼膯栴}(一)如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖儙淼膯栴}(一)

在圖2中，STP收斂完后SWB的G0/0/2端口被選舉為替代端口(AP)并被阻塞，主機(jī)A訪問主機(jī)B的數(shù)據(jù)幀經(jīng)過SWB轉(zhuǎn)發(fā)給SWA，再由SWA轉(zhuǎn)發(fā)給SWC。兩臺(tái)主機(jī)完成通信后，SWB的MAC地址表如圖2中所示。那么如果現(xiàn)在SWA和SWC之間的鏈路發(fā)生故障，會(huì)出現(xiàn)什么問題呢?如圖3展示了由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖儙淼膯栴}(二)。

圖3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖儙淼膯栴}(二)

在圖3中，由于SWA和SWC之間的鏈路發(fā)生故障，導(dǎo)致STP重新收斂，收斂后的各端口角色如圖3所示，現(xiàn)在我們來分析主機(jī)A訪問主機(jī)B的數(shù)據(jù)幀是如何轉(zhuǎn)發(fā)的。SWB收到數(shù)據(jù)幀后通過查詢MAC地址表將數(shù)據(jù)幀從G0/0/1端口轉(zhuǎn)發(fā)出去，SWA收到數(shù)據(jù)幀后會(huì)直接丟棄掉，丟棄的原因是鏈路故障造成端口被關(guān)閉，數(shù)據(jù)幀無法被從G0/0/2端口發(fā)送出去，這樣主機(jī)A和主機(jī)B也就無法通信了。

主機(jī)A和主機(jī)B就一直無法通信了嗎?其實(shí)并不是，300秒以后會(huì)發(fā)現(xiàn)主機(jī)A和主機(jī)B可以正常通信了。這是為什么呢?原因是等待300秒以后，SWB上G0/0/1端口綁定的主機(jī)B老化的MAC地址已被刪除掉，此時(shí)如果SWB再接收到訪問主機(jī)B的數(shù)據(jù)幀，由于現(xiàn)在的MAC地址表中沒有主機(jī)B的MAC地址，該數(shù)據(jù)幀將被從除接收端口以外的其他端口(G0/0/2)轉(zhuǎn)發(fā)出去，這樣SWC就能收到數(shù)據(jù)幀了，主機(jī)A和主機(jī)B自然就恢復(fù)了通信。

但是這種恢復(fù)正常通信的等待時(shí)間太長了，每一次拓?fù)渥兓夹枰却?00秒后才能恢復(fù)通信。

也許有人會(huì)說，這種情況可以通過將MAC地址表的老化時(shí)間改短來解決。真的是這樣嗎?其實(shí)不然，這種解決方案根本就是治標(biāo)不治本，并且會(huì)引發(fā)大量的未知單播幀泛洪，為什么?因?yàn)镸AC地址表老化時(shí)間短，剛剛學(xué)習(xí)的MAC地址如果沒有一個(gè)持續(xù)的訪問流量，MAC地址很快會(huì)老化并被刪除，再次收到同一單播幀就會(huì)導(dǎo)致新一輪的泛洪，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定問題。

有什么更好的方法能解決這個(gè)問題嗎?答案是肯定的，這就是使用TCN BPDU報(bào)文的解決方案，如圖4所示。

圖4 使用TCN BPDU報(bào)文的解決方案

① SWC發(fā)現(xiàn)拓?fù)涓淖兒髸?huì)從根端口發(fā)送一個(gè)TCN BPDU報(bào)文，目的是要將發(fā)生拓?fù)涓淖兊南⑼ㄖ鶚颉?/p>

② SWB從自己的指定端口收到了SWC發(fā)送的TCN BPDU報(bào)文，SWB會(huì)向SWC回復(fù)一個(gè)BPDU Flag被設(shè)置為TCA的配置BPDU報(bào)文，用于確認(rèn)接收到了TCN BPDU報(bào)文。

③ SWB繼續(xù)從自己的根端口轉(zhuǎn)發(fā)TCN BPD報(bào)文。

④ SWA收到TCN BPDU報(bào)文后同樣向SWB回復(fù)一個(gè)BPDU Flag被設(shè)置為TC的配置BPDU報(bào)文，并將自己的MAC地址表老化時(shí)間修改為15秒(一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí))，加速M(fèi)AC地址老化。同時(shí)向所有的指定端口發(fā)送一個(gè)BPDU Flag被設(shè)置為TC的配置BPDU報(bào)文，目的是告訴其他的非根橋拓?fù)湟呀?jīng)發(fā)生了變化。該配置BPDU報(bào)文會(huì)連續(xù)發(fā)送35秒(Max Age+Forward Delay的時(shí)間)。

⑤ 非根橋在收到TC置位的配置BPDU報(bào)文后會(huì)從所有的指定端口轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)將自己的MAC地址表老化時(shí)間修改為15秒，加速M(fèi)AC地址老化。

注：STP中TC置位的配置BPDU報(bào)文只能由根橋發(fā)送，而其他非根橋如果發(fā)現(xiàn)拓?fù)涓淖兙托枰园l(fā)送TCN BPDU報(bào)文的方式來告知根橋，再由根橋向全網(wǎng)發(fā)送TC置位的配置BPDU報(bào)文，目的是將所有交換機(jī)MAC地址表的老化時(shí)間修改為15秒，加速M(fèi)AC地址老化，盡快恢復(fù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

STP在以下3種情況下會(huì)發(fā)送TCN BPDU報(bào)文：

●端口從轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)過渡到阻塞狀態(tài)(Blocking)或者禁用狀態(tài)。

●非根橋從一個(gè)指定端口收到 TCN BPDU報(bào)文后會(huì)從自己的根端口向根交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)。

●端口進(jìn)入到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)并且橋設(shè)備已經(jīng)存在一個(gè)指定端口。