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生成树协议:网桥ID,优先级,系统ID扩展&根桥选举过程

由Arani Mukherjee撰写。发表于 生成树协议(STP)

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压住他

在本文中,我们将研究 生成树桥ID 结构,解释为什么它具有增量 4096,如何嵌入VLAN信息(针对每VLAN生成树)&多个STP实例) 系统ID扩展 最后解释一下 生成树协议根桥选举 发生。

了解网桥ID,网桥优先级& 系统ID扩展

在我们的 较早的文章 我们讨论了 生成树协议,快速的STP端口成本和端口状态。在STP决定哪个路径最适合之前 根桥,则需要首先决定必须选择哪个开关作为 根桥,这是 桥ID 发挥作用。有兴趣的读者也可以阅读我们的 STP原则,冗余网络链接& Broadcast Storms 文章。

每个交换机作为网络的一部分时都具有一个标识。此身份称为 桥ID 要么 出价。它是一个 8字节字段 分为两个部分。第一部分是 2字节网桥优先级 字段(可以配置),而第二部分是 6个字节的MAC地址 开关。而 桥梁优先 是可配置的 苹果电脑地址 在所有开关中都是唯一的,这两个开关的总和确保了唯一性 桥ID.

stp-root-bridge-election-1

以上 桥ID 假设整个网络只有一个生成树实例。这也称为 通用生成树 (科技委)。

随着网络开始发展并变得越来越复杂,引入了VLAN,从而允许创建多个逻辑和物理网络。然后有必要运行STP的多个实例以适应每个网络-VLAN。这些多个实例称为 多生成树 (MST), 每VLAN生成树 (PVST)和 每VLAN生成树增强版 (PVST +)。

为了容纳其他VLAN信息, 扩展系统ID 引入领域,借用 12位 从原来的 桥梁优先:

stp-root-bridge-election-2

桥梁优先 价值与 扩展系统ID 扩展一起组成一个16位(2字节)的值。的 桥梁优先 组成最左边的位,是 061440。的 扩展系统ID 是一个值 14095 对应于参与STP的各个VLAN。的 桥梁优先 增量为 4096 允许 系统ID扩展 挤在每个增量之间。在以下分析中清楚地显示了这一点:stp根桥选举3我们应该注意 桥优先字段 只能以 4096。这意味着可能的值为: 4096, 8192, 12288, 16384, 20480, 24576, 28672, 32768等。默认情况下,思科的 每VLAN生成树增强版 (PVST +)添加了此 系统ID扩展 (sys-id-ext)到 桥梁优先.

两个值(网桥优先级+系统ID扩展)一起组成 桥ID 用来选 根桥.

 

的根桥选举过程

选举过程使​​用在交换机之间发送的几个STP消息,这些消息可帮助每个交换机确定谁是谁。 根桥。这些消息称为 你好BPDU BPDU代表的位置 桥接协议数据单元。了解这些信息很重要 协议报文 进行,因为这将有助于理解选举过程本身。

BPDU 其中包含多个字段。下表定义了每个字段:

领域

描述

根网桥ID或根BID

该BPDU的发送者认为是根交换机的交换机的BID

发件人的网桥ID

发送此Hello BPDU的交换机的BID

根桥成本

此交换机和当前根之间的STP成本

根网桥上的计时器值

Hello计时器,Max Age计时器,Forward Delay计时器

出于此练习的目的,我们将仅专注于前三个领域。

现在,选举过程本身非常简单。最低的开关 出价 成为 根桥。自从 出价 从开始 桥梁优先 字段,本质上是最低的开关 桥梁优先 领域成为 根桥。如果在两个具有相同优先级值的交换机之间存在平局,则具有 最低MAC地址 成为 根桥.

STP根桥 选举过程从每个交换机宣传自己为 根桥 并构建 你好BPDU 相应地。所以每个开关都列出自己的 出价 作为 根出价。的 发件人网桥ID 当然与 根出价,因为它又是它自己的 出价。内 BPDU成本 字段中列出了一个 值0,因为它们之间没有成本。开关发出 你好BPDU 如上构建的网络。他们将继续保持自己的地位 根桥 默认情况下,直到他们收到 你好BPDU 带有一个 较低的出价。这个 你好BPDU 然后成为 上级BPDU。现在交换机收到此消息 上级BPDU你好BPDU 它已经发出了。它改变了 根出价 反映 根出价 来自 上级Hello BPDU。这个过程一直持续到每个交换机都同意哪个交换机具有 较低的出价,因此值得 根桥.

根桥选举示例

让我们使用网络中的三个交换机组合来查看此过程。为了简单起见, 苹果电脑地址 每个开关的值已更改为一个简单值:

stp根桥选举4
  • 开关1(SW1)。有个 优先32769苹果电脑 的地址 1111.1111.1111。所以就是 出价 变成 32769.1111.1111.1111。什么时候 SW1 创建自己的 BPDU,同时设置 出价根出价32769.1111.1111.1111.
  • S女巫2(SW2)。有个 优先32769苹果电脑 的地址 2222.2222.2222。所以就是 出价 变成 32769.2222.2222.2222。什么时候 SW2 创建自己的 BPDU,同时设置 出价根出价32769.2222.2222.2222.
  • S女巫3(SW3)。有个 优先32769苹果电脑 的地址 3333.3333.3333。所以就是 出价 变成 32769.3333.3333.3333。什么时候 SW3 创建自己的 BPDU,同时设置 出价根出价32769.3333.3333.3333.

现在,选举过程从个人广告开始 你好BPDU的 从每个开关,如图中的箭头所示。这些 协议报文 源于每个交换机,最后到达其他交换机。让我们一次拿起一个开关,看看它对 协议报文 它从其他交换机接收。

开关1(SW1):它已经发出了自己的 你好BPDU出价根出价 设置 32769.1111.1111.1111。当它收到 你好BPDUSW2,它会检查 根出价 值是 32769.2222.2222.2222. SW1 丢弃 BPDU 由..送出 SW2,因为它仍然是带有 最低出价。当它收到 你好BPDUSW3. SW1 仍然是与 最低出价。所以它丢弃了 你好BPDU 从......收到 SW3 并继续以 根桥.

开关2(SW2):与SW1一样, SW2 生成并发送自己的 你好BPDU出价根出价 设置 32769.2222.2222.2222。当它收到 你好BPDUSW1,它会检查 根出价 值哪个 SW1 设置为 32769.1111.1111.1111。比SW2自己的低 出价,使 你好BPDU 从......收到 SW1, 一种 上级BPDU。所以自己 BPDU, SW2 更改值 根出价32769.2222.2222.2222, 至 32769.1111.1111.1111,并开始宣传此修订版 你好BPDU. SW2 现在考虑 SW1 作为 根桥。现在,当它收到 你好BPDUSW3,显然会丢弃 BPDU 因为它在 根出价 值。因此对于 SW2, SW1 保持为 根桥,即使收到 你好BPDUSW3.

开关3(SW3): SW3 会自己发出 你好BPDU出价根出价 设置 32769.3333.3333.3333。取决于哪个 你好BPDU 它首先收到 SW1 要么 SW2,最终将改变 根出价 其价值 你好BPDU 因为两者 SW1 & SW2 具有较低的MAC地址。因此,如果收到 你好BPDUSW2 首先,它将改变 根出价32769.3333.3333.333332769.2222.2222.2222 考虑一下 SW2 作为新 根桥。一旦收到 你好BPDUSW1, 这个 BPDU 取代 BPDU 由..送出 SW2。所以 SW3 改变 根出价32769.2222.2222.222232769.1111.1111.1111 现在考虑 SW1 作为新 根桥.

至此,所有交换机都收到了对方的 BPDU 并同意 SW1最低出价 地址,因此是正当的 根桥 网络。都 SW2SW3 现在同意 SW1根桥,并开始将它们各自的链接整理成 根端口指定端口.

如果我们希望Switch 3成为根网桥怎么办?

在大多数实际情况下,我们需要配置 根桥 确保无论加入网络的交换机如何, 根桥 将会留存。为此,我们只需配置 桥梁优先 因此它总是小于默认值 32769

在我们的示例中,如果我们想要 开关3 成为新的 根桥,我们将其设置为 桥梁优先4096(VLAN 1为4096 + 1)。 通过这样做,我们改变了它 出价4097.3333.3333.3333 使其成为我们网络交换机中最低的。

两个值(网桥优先级+系统ID扩展)一起组成 桥ID 用来选 根桥.

配置新 出价 除非已采取一切预防措施以确保消除网络停机时间,否则不建议在生产网络中使用该工具。当。。。的时候 出价 开关的变化使其成为 根桥,整个网络(交换机)将对此做出反应并开始重新计算新信息。取决于新的地方 根桥 位于,交换机的上行链路和冗余链接可能被阻止。

本文分析了 生成树协议桥ID 结构及其重要性。我们看到了Bridge Priority和 系统ID扩展 字段在 根桥 网络内的选举。

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