HCIP的学习（27）

RSTP—802.1W—快速生成树协议

STP缺陷：
1、收敛速度慢----STP的算法是一种被动的算法，依赖于计时器来进行状态变化
2、链路利用率低

RSTP向下兼容STP协议。（STP不兼容RSTP）

改进点1—端口角色

802.1D协议---根端口、指定端口、非指定端口
802.1W协议---根端口、指定端口、（替代端口、备份端口）

替代端口----简单理解为根端口的备份。
	替代端口是收到其他交换机的BPDU报文从而被阻塞的端口。
	如果根端口发生故障，那么替代端口可以成为新的根端口，加快了网络的收敛速度。
	一台交换机，有且只有一个根端口；替代端口可以有0个或多个。如果存在多个，最优的替代接口将成为新的根端口。
	
备份端口----理解为指定端口的备份。
	备份端口是一台设备上由于收到了自己所发送的BPDU报文从而被阻塞的接口。

改进点2----端口状态

在这里插入图片描述

改进点3----RST BDPU报文

在这里插入图片描述

bit 6----表示同意的含义，P/A机制
bit 5----表示转发状态
bit 4----表示学习状态
bit 3和bit 2----代表发送该报文的端口角色
bit 1----表示提议含义，P/A机制

RSTP在网络稳定后，任何设备，都可以周期性发送RST BPDU报文。

P/A机制----加快收敛

改变状态切换机制，将原本基于计时器的切换方式，修改为选择出端口角色，立即切换状态。

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1、SW11发送P标记位置为1的BPDU报文，请求将本接口的状态切换为转发状态。---能切换的前提是后续网络无环
2、SW12收到该报文后，将本地除了根端口以外的端口全部阻塞。来保证本地无环
	这个阻塞接口的过程被称为“同步过程”
3、完成同步过程后，本地其他接口都处于丢弃状态，设备向上游发送A标记位置为1的BPDU报文，并将自己的根端口切换为转发状态。
4、SW11收到该报文后，将自己的接口转换为转发状态。
5、向下游重复该过程，直到所有的根端口和指定端口状态切换为转发状态。

改进点4—对BPDU处理方式

所有设备在网络收敛完成后，都会周期性发送BPDU报文
缩短了BPDU的超时时间
- RSTP将最大老化时间修改为三个周期更新时间（6S）
对次优BPDU报文的处理方式
- 每一个交换机的每一个接口都会保存一份BPDU报文。—一定是最优的BPDU报文。
  - 对于根端口和非指定端口而言，交换机保存的是对端发送的BPDU报文。
  - 对于指定端口而言，交换机保存的是根据根节点发送的BPDU而计算出的本地的BPDU报文。
  - 次优BPDU===接口收到的不如接口保存的BPDU报文。
- STP
  - 指定端口：收到一个次优BPDU报文，它将立即发送自己的BPDU报文。
  - 非指定端口：收到一个次优BPDU报文，需要等待接口所保存的BPDU报文老化后，重新计算自己的BPDU报文，并将新的BPDU报文发送出去。
- RSTP
  - 无论任何接口角色，只要接口收到的次优BPDU报文，立即发送自己的BPDU报文。

改进点5—快速收敛机制

根端口和指定端口的快速切换。
P/A机制
边缘端口
1. 如果交换机的某个端口处于网络的边缘，即不与其他交换设备相连，直接与终端设备直连，这种端口可以被设置为边缘端口----因为终端设备无法处理STP报文。
2. 边缘端口不会参与到生成树的计算过程中，当某个接口被设置为边缘端口，则立即切换到转发状态。
  1. 边缘端口的关闭或激活不会触发RSTP拓扑变更。
3. [sw3-GigabitEthernet0/0/22]stp edged-port enable —设置为边缘端口
4. 边缘接口会持续性发送BPDU报文。—但是这种持续性发送是没有必要的。
5. [sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp bpdu-filter enable ----激活接口的BPDU过滤功能，激活后，该接口不会再发送BPDU报文。并且，该接口收到BPDU报文后，会直接忽略掉。
6. 注意：一旦边缘端口收到BPDU报文，会立即丧失边缘端口属性，成为普通的STP端口，并重新进行生成树计算，引发网络震荡。----故，上述两条配置一般共同使用。

改进点6—保护功能

BPDU保护
	[Huawei]stp bpdu-protection  ---在全局激活BPDU保护功能，激活后，如果边缘端口收到的BPDU报文，
则交换机直接关闭边缘端口。
	受保护的边缘接口由于收到BPDU报文而被关闭，缺省时，不会自动恢复。需要网络管理员在接口下通过
undo shutdown命令打开。
	
	
根保护
	如果在一个稳定的二层网络环境中，新加入一台第三方设备，并且该设备的BID小于根网桥。那么会
抢占原本的根网桥角色，从而引发网络的重新收敛。
	部署根保护功能后，根网桥上的指定接口在收到更优的BPDU报文后，会忽略这些BPDU报文并将接口状态
切换到丢弃状态。从而保证根网桥的地址。
	[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]stp root-protection   ---开启根保护功能，只能在指定接口上激活。
	
	当接口不再收到更优的BPDU报文后，经过两倍的转发延迟时间，接口状态从丢弃直接切换到转发状态。

环路保护

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网络正常时，接口将持续收到BPDU报文，而当网络出现链路的单向故障或者网络拥塞等问题时，接口无法正常接收BPDU报文，导致交换机需要重新计算RSTP，此时接口角色和状态发生改变，可能引入环路。

开启保护后：

根端口
- 如果常时间没有收到BPDU报文，那么交换机会重新选举根端口，并且该端口调整为指定端口。该接口状态切换为丢弃状态，避免环路产生。
替代端口
- 如果长时间没有收到BPDU报文，该端口调整为指定端口。将其状态保持在丢弃状态。

[Huawei-GigabitEthernet0/0/20]stp loop-protection —开启接口的环路保护。

拓扑变更保护

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如果网络环境极度不稳定，导致TC报文频繁洪泛，又或者网络中存在攻击者发送大量的TC报文，那么交换机的性能将受到极大的损耗。

拓扑变更保护功能—在单位时间内只进行一定次数的TC报文处理，如果超出这个次数，则按照规定次数处理，对于超出的部分，等待一段时间后进行处理。

[Huawei]stp tc-protection —开启TC保护

在单位时间2S周期内，只会处理一次TC报文。

[Huawei]stp tc-protection threshold 3 —开启TC保护并修改次数

在单位时间2S周期内，处理3次TC报文。

改进点7—拓扑变更机制的改进

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1、如果SW3收不到根桥发送的BPDU报文，设备所有的指定端口和根端口启动一个TC计时器（4S）。并且
清空所有端口学习到的MAC地址。然后向外发送TC置位的BPDU报文。
2、一旦计时器超时，则停止发送BPDU报文
3、SW2收到该报文后，清空所有端口的MAC地址信息，将自己的接口也启动TC计时器，并将TC置位报文向上游发送。
4、重复上述过程。

MSTP—802.1S----多实例生成树

PVST----一个VLAN为一个生成树

MSTP—引入了“示例”----instance-----多个VLAN的集合

instance ID-----示例标识----12bit（BID16bit的后12bit）-------instance 0–华为默认存在的

MSTI—多生成树实例

一个实例能够包含多个VLAN，但是一个VLAN只能属于一个实例。

MSTP域----类似于OSPF中的区域的概念。可以将一个交换网络划分为多个MST域，在一个MST域中，会存在单个或多个实例。

相同的域名
相同的修订等级
相同的vlan和instance的映射关系

必须保证上述三点完全一致，交换机对MSTP的认知才相同。

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[sw1]stp mode mstp 
[sw1]stp enable 

MST域的配置
[sw1]stp region-configuration  ----进入MST域配置视图
[sw1-mst-region]region-name HCIP  ---修改域名
[sw1-mst-region]revision-level ?  ---修改修订等级，默认为0
  INTEGER<0-65535>  Revision level 
[sw1-mst-region]instance 1 vlan 2 to 10  ---创建一个instance 1，并加入vlan2到10
[sw1-mst-region]instance 2 vlan 11 to 20
[sw1-mst-region]active region-configuration   ---激活MSTP配置，如果未激活，则之前的配置不生效


[sw1]stp instance 0 root primary ---设定为实例0的主根
[sw1]stp instance 1 root primary 
[sw1]stp instance 2 root secondary

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