STP（Spanning Tree Protocol）完整指南
STP（Spanning Tree Protocol）完整指南的重點整理。
為什麼需要
因為switch備援路線會導致網路有回環產生進而產生出廣播風暴和Mac address泛洪的問題，所以要解決這個問題就有人提出使用Spanning tree這項演算法來解決此問題。
Spanning-tree standards
- 802.1D
- PVST+ Cisco私有協定，沒個VLAN有自己的Spanning tree
- 802.1W RSTP
- 802.1S MSTP 2大型網路
- PVRST+ Cisco私有，對RSTP的增強版
| 協定 | 標準 | 所有資源 | 收斂速度 | |
|---|---|---|---|---|
| CST | 802.1D | 低 | 慢 | 所有VLAN |
| PVST+ 預設 | Cisco | 高 | 慢 | 單個VLAN |
| RSTP | 802.1W | 中 | 快 | 所有VLAN |
| RPVST+ 用更多的 | Cisco | 很高 | 快 | 單個VLAN |
| MST 用更多的 | 802.1S | 中/高 | 快 | VLAN列表 |
STP 802.1D
BPDU (bridge protocol data unit)
- 利用BPDU傳送STP的各種訊息在switch之間來進行選舉。
- 組播地址因為是L2所以是mac address 0180:c200:0000
- 在廣播域選擇一個Root Switch且這台Switch的Port都是DR。
- 其他台的Switch利用Root Switch的來計算對於Root Switch開銷。
- 不是Root Switch的Switch選出一個RP且這個Port是朝向Root Switch，且會一直收到Root Switch的BPDU訊息來更新自己的STP。
- 每個Segment選出一個DP。
- 如果選舉出來有個Port沒有被選到就會是Block Port這樣回環就被打破了。
BPDU分成兩種類型一種是
-
Configuration BPDU：用於選舉與持續維護拓樸，穩定時仍會週期性傳播；也攜帶 TC／TCA flags。
-
TCN網路topology有改變時會發佈
-
BPDU訊息內容
| Byte | 意義 | 描述 |
|---|---|---|
| 2 | 協議 | 代表上層協議(BPDU)，必為0。 |
| 1 | 版本 | (802.1D為0)。 |
| 1 | message TYPE | Configuration BPDU 為 0x00，TCN BPDU 為 0x80（十進位 128）。 |
| 1 | Flag | LSB最低有效為表示TC標示 ; MSB最高有效未表示TCA標示。 |
| 8 | Root ID | Root Switch ID收斂後就是Root Switch保持不變。 |
| 4 | Cost | 到達Root Switch的cost。 |
| 8 | bridger ID | 發送BPDU的switch的ID。 |
| 2 | Port ID | BPDU發送的bridger的Port ID(優先及(預設為128)+Port ID)。 |
| 2 | Message age 訊息壽命 | STP 資訊的累積年齡；Root 發出時為 0，中繼交換器會增加此值（Cisco 通常每跳加 1 秒），不是減一，也不是單純的 hop count。 |
| 2 | Max age 最大壽命 | 該 port 保存的 BPDU 資訊累積年齡達此值時失效，預設 20 秒；不代表實體 port 一定故障。 |
| 2 | HELLO時間 | Root SW連續發送BPDU之間的時間間隔。default 2s |
| 2 | 轉發Delay | 在listen和學習狀態所停留的時間間隔。default 15s |
Bridge ID
- priority ID
- 只能設定4096的倍數
- external system id
- minimum mac address
bridge id : 16*4=64 bits 其中包括 48 bit mac address 和 12 bit external system id (vlan id) 和 4bit priority，priority最後要乘4096
STP Cost
- root bridge 發出的cost為0的BPDU，因為交換port就在root bridge
- 當下一個接近的鄰居收到BPDU時，就會將BPDU到達的交換port之路徑成本與0相加。BPDU被接收時完成的
- 此鄰居將以新累加值作為root path cost的BPDU發送出去
- 下游的每個鄰居都會累加cost，並送出BPDU
強調是收到的時候是因為，當計算SPT時是用新的root path cost在BPDU進入時發生，而非離開的
| Link Speed | Cost IEEE規定的 |
|---|---|
| 10 Gb/s 以上 | 2 |
| 10 Gb/s | 2 |
| 1 Gb/s | 4 |
| 622 Mb/s | 6 |
| 155 Mb/s | 14 |
| 100 Mb/s | 19 |
| 45 Mb/s | 39 |
| 16 Mb/s | 62 |
| 10 Mb/s | 100 |
| 4 Mb/s | 250 |
port id
- 只能更改128部分小數點部份是按照順序的
SW1(config-if)#spanning-tree port-priority <0-192 64的倍數>
802.1D STP 狀態
-
disable
此狀態不屬於STP發展的一部分，也就是說沒辦法再show指令上觀察到disable相關的字眼
-
Blocking
當交換port經過初始狀態，便處於blocking狀態，使得橋接loop無法產生。blocking狀態中不能接收或傳送資料，並且不法爸mac位置新增到他的位置表中;只能接收BPDU，以便聆聽其他鄰居的狀態
-
Listening 15s PC———SW PC開機
Blocking轉換到listing，交換port還是不能發送或接收一般資料，但是可以收BPDU，使他可以主動餐與STP topology的程序中，由於交換器藉由發送BPDU通告此交換port，故此port可以成為PR或是DP。如果失去RP或DP的角色就會回到blocking
-
learing 15s
在listening狀態中所花的時間稱為forwarding delay。當經過此段時間，可以接收發送BPDU，此外交換機可以學習mac address，learing的這段時間內，交換機還是可以做自己的事，收集mac address，但是還是無法接收發送資料。
-
forwarding
可以開始發送接收資料，也可以接收發送BPDU。最終的狀態，除非是檢測到bridging loop，如有檢測到切換到blocking
| STP status | 交換port具備的功能 | 交換port不具備的功能 | 持續時間 |
|---|---|---|---|
| disable | N/A | 發送資料或收到資料 | N/A |
| blocking | 接收BPDU | 發送資料或是學習mac address | 如果偵測到迴圈，則無期限封鎖 |
| listening | 發送接收BPDU | 發送資料或是學習mac address | forwarding delay 15s |
| learing | 發送接收BPDU，學習mac address | 收或發送資料 | forwarding delay 15s |
| forwarding | 發送接收BPDU，學習mac address，收或發送資料 | 只要交換機處於up且沒有偵測到loop時間無期限 |
802.1D STP Role
| Role | 功能 |
|---|---|
| RP (root port) | switch最靠近root bridge之switch port |
| DP (Designate port) | lan segment最靠近root bridge的switch port。該port沿著stp向下發送BPDU |
| Blocking port | 不是DP也不是RP的switch port |
| alternate port | backup RP，也靠近root bridge，但會處於blocking port的狀態。藉由STP uplinkfast功能來識別這些替代port |
| Forwarding port | 沒有偵測其他STP活動情況的交換port |
802.1D STP 選舉的整體流程
-
先選出Root SW
通常Root Bridge會放在distrlutein layer中因為這樣access layer and core layer可以更快地得知TCN的訊息
STP Root bridge選舉操作
透過BPDU傳送以下訊息來進行選舉，主要會看以下這兩個數值
- priority是STP的優先權數越小的越先預設值32768
- mac address是所有介面卡網卡的第一個mac address
- 一開始所有的Switch都會發送BPDU訊息等到網路收斂完畢，Root 會週期性產生 Configuration BPDU，非 Root 依收到的資訊更新欄位，再從 DP 發送自己的 Configuration BPDU
- 從RP收到Root Switch的BPDU訊息之後從DP傳送出去這個動作稱為Relay
-
在非Root bridge上選出一個RP
STP RP選舉操作tie-breaking
- 最低的root bridge id
- 到Root SW的最低cost
- sender最低的BID
- sender最低的Port ID
-
在每個segment上選出DP
STP DR選舉操作tie-breaking
- 最低的root bridge id
- 到Root SW的最低cost
- sender最低的BID
- sender最低的Port ID
-
非DP就是BLK Port
手動計算STP
| 任務 | 描述 |
|---|---|
| 1. 辨識鏈路cost | 對於交換器的每條鏈路，寫出每台交換器使用該鏈路的成本 |
| 2.辨識出root bridge | 找出bridge id最小的交換器 |
| 3.選出RP 每台交換器只有一個 | 找出前往根橋接器之最佳路徑的交換port，其中根路徑成本最低 |
| 4.選出DP 一段區段只有一個 | 對於交換器之間的每條鏈路，找出鏈路的某一端為DP。該port的路徑成本最低;如果相同，會使用tie-breaking的條件。 |
| 5.辨識出BLK port | 非RP或DP就是BLK port |
802.1D 選路範例
case 1
case 2
802.1D timer
-
hello timer
由root bridge發送BPDU的時間間隔。會決定所有非root bridge發送BPDU的間隔時間。802.1D預設是hello 2s
-
forwarding delay timer
進入Listening與Learning預設15s
-
Max age timer
在丟棄BPDU前，儲存該BPDU的時間間隔，每個交換port會保留其最佳BPDU。如果沒有收到BPDU，等待max age逾期然後丟棄，預設20s
| hello | 組態BPDU的間隔時間 |
| forwarding delay | 進入forwarding狀態，所處listening和Learing狀態的時間而 |
| max age | 保存 STP 資訊的年齡上限；到期表示舊資訊失效，無法單憑此判斷哪台設備故障 |
- command
-
hello timer
sw(config)#spanning-tree [vlan vlan-id] hello-time seconds -
forwading delay timer
sw(config)#spanning-tree [vlan vlan-id] forwarding-time seconds -
max age timer
sw(config)#spanning-tree [vlan vlan-id] max-age seconds -
自動調整
sw(config)#spanning-tree vlan vlan-id root {primary | secondary} [diameter diamter [hello-time hello-time]]
-
802.1D TC(Topology change)機制
以下討論傳統 802.1D STP，假設未啟用 UplinkFast／BackboneFast 等加速機制。重新選擇 RP／DP 是為了建立無迴圈路徑；TCN／TC 則通知網路加速淘汰舊的動態 MAC 紀錄。TCN 本身不負責選路，也不攜帶完整新拓樸。
TCN、TC、TCA 的差別
| 名稱 | 承載方式 | 方向與用途 |
|---|---|---|
| TCN（Topology Change Notification） | 獨立的 TCN BPDU，Type = 0x80 |
非 Root 從自己的 RP 通知上游，逐跳向 Root 報告變更 |
| TCA（Topology Change Acknowledgment） | Configuration BPDU 的 TCA flag（bit 7） | 上游從收到 TCN 的 DP 回覆直接下游，確認「這一跳已收到」 |
| TC（Topology Change） | Configuration BPDU 的 TC flag（bit 0） | Root 啟動通知，各交換器沿 DP 向下傳播，促使動態 MAC 紀錄加速老化 |
TCN BPDU 的協定內容只有 4 bytes：Protocol ID（2）、Version（1）、Type（1）。它沒有 Root ID、Cost 或 Flags；TC／TCA 都在 Configuration BPDU 裡。
傳統 STP 的典型變更包含 port 進入 Forwarding，或原本 Forwarding 的 port 停止轉送；不能只用實體 link up／down 判斷。Cisco PortFast port 的主機端狀態變更通常不產生 TCN。Root 自己偵測到變更時，直接啟動 TC 通知，不需要往上送 TCN，因為 Root 沒有 RP。
逐跳通報與確認，不是一般 Ethernet flooding
假設 SW1 是 Root，SW3 現在經由 SW2 到達 Root：
TCN 往 Root：
SW3 ──TCN──→ SW2 ──新的 TCN──→ SW1（Root）
TCA 確認每一跳：
SW3 ←──Config + TCA── SW2 ←──Config + TCA── SW1
TC 向下通知：
SW1 ──Config + TC──→ SW2 ──Config + TC──→ SW3
- SW3 從 RP 發送 TCN；尚未收到上游確認時，依 Hello Time 重送。
- SW2 收到後，在連向 SW3 的 DP 回覆
TCA = 1。SW3 收到這個確認即可停止該次 TCN 重送，不必等待 SW1 的端到端確認。 - SW2 自己從 RP 向 SW1 通報，並等待 SW1 的 TCA；不是把 SW3 原本的 Ethernet frame 原封不動轉送。
- Root 收到後回覆 TCA，並在發出的 Configuration BPDU 設定
TC = 1。TC 通知期間為 Max Age + Forward Delay，預設 35 秒；後續變更可能延長此期間。
TCN 應描述為 hop-by-hop propagation toward the Root Bridge。它只往 RP 方向通報，不是往所有可用 port 複製 frame。Configuration BPDU 也由各橋接器處理後沿 DP 產生／傳播；即使文件廣義使用 flooding 描述通知擴散，也不等於一般 Broadcast／Unknown Unicast flooding。
Max Age 與 MAC aging 是兩件事
| 機制 | 影響的資料 | 作用 |
|---|---|---|
| Max Age | 每個 port 保存的 STP／BPDU 資訊 | 資訊未被有效更新而過期後，重新計算角色與路徑 |
| 收到 TC 後的 MAC aging | 動態 MAC address table（CAM table） | 暫時將老化時間縮短為 Forward Delay，預設 15 秒，讓舊轉送紀錄較快淘汰 |
Max Age 到期不是清空整張 MAC 表；收到 TC 也不是一律立即刪除所有 MAC。 已超過縮短後期限的動態紀錄可能很快被移除，持續被流量更新的紀錄則可保留。靜態 MAC 不適用此動態老化流程。
圖一：SW1–SW3 link 仍 up，但 SW3 收不到有效 BPDU
原本 SW3 的 Gi1/0/1 是 RP；Gi1/0/2 朝向 SW2，處於 Blocking。這張圖的前提是故障也讓 SW1 的有效 BPDU 無法到達 SW3；若只有一般資料受損而 BPDU 仍正常，不能直接套用以下流程。
- SW3 沒有偵測到實體 link down，因此暫時保留 Gi1/0/1 原本的最佳路徑資訊。
- SW2 仍收到 SW1 的資訊，並持續從 DP 向 SW3 發送 Configuration BPDU。SW3 的 Blocking port 可以接收及處理 BPDU，不必等到 Forwarding 才收到它。
- SW3 的 Gi1/0/1 上舊資訊無法再更新，累積年齡達 Max Age 後，由 SW3 自己將該 port 的 STP 資訊判定失效。這不是 Root 發指令要求它清除。
- SW3 重新比較有效路徑，將通往 SW2 的 Gi1/0/2 選為新 RP，再經 Listening → Learning → Forwarding。
- 新 port 進入 Forwarding 時會觸發拓樸變更通報：
SW3 → SW2 → SW1。Root 的 TC 通知則沿新樹走SW1 → SW2 → SW3；改選 RP 不表示 SW1 被換成別台 Root。
舊 RP 資訊到期 → 重新選 RP → Listening 15s → Learning 15s → Forwarding
Max Age 預設 20 秒，實際剩餘等待取決於已累積的資訊年齡；接收時以 BPDU 的 Message Age 為起點繼續計時，並非每次故障一律重新等滿 20 秒。教學常以約 20 + 15 + 15 = 50 秒 表示此類傳統 STP 收斂。
SW1 在仍為 DP 且 link up 的原 SW1–SW3 port 上仍可能發送 BPDU，但故障使 SW3 無法有效收到；成功的 TC 通知可經 SW2 到達 SW3。
圖二：SW1–SW2 實體斷線，SW3 等待舊資訊失效
這張圖和圖一的斷線位置不同：故障對 SW1／SW2 是直接故障，對 SW3 則是間接得知的變更。
- SW1 與 SW2 立即偵測直連 link down。SW2 原 RP 已斷，無法經它把 TCN 送到 SW1；SW1 本身是 Root，直接在仍可用的 DP（往 SW3）發送帶 TC 的 Configuration BPDU。
- SW2 暫時沒有更好的 Root 資訊，於是宣告自己是 Root，向 SW3 發送 Configuration BPDU。SW3 仍可直接到達 SW1，知道 SW1 的 Root ID 更好，因此 SW2 的宣告是 inferior BPDU。
- SW3 的 Gi1/0/2 仍保存先前由 SW2 通告、以 SW1 為 Root 的舊資訊。傳統 STP 不會用 SW2 新的較差宣告立刻取代它，而是等待這份舊資訊到期；等待的是 Gi1/0/2 的資訊，並非 SW3 朝向 SW1 的 RP。
- 舊資訊到期後，SW3 的 Gi1/0/2 成為該 segment 的 DP，進入 Listening，開始向 SW2 通告仍以 SW1 為 Root 的 Configuration BPDU。控制 BPDU 不必等到 Forwarding 才能送。
- SW2 收到較佳資訊，把 Gi1/0/3 選為新 RP，重新經由
SW2 → SW3 → SW1到達 Root；需要轉入 Forwarding 的 port 仍經過 Listening／Learning。 - 此後 SW2 的 TCN 可以沿
SW2 → SW3 → SW1通報，TC 通知則沿SW1 → SW3 → SW2傳播。
圖上的簡化用語 圖二的「flushes the MAC address table」應配合傳統 STP 的縮短老化時間理解，不能當作立即清空整張表的通則。「discards SW2’s BPDUs」指不採納 SW2 較差的 Root 宣告，不是 SW3 完全不接收 BPDU。收到 TC 也不會跳過 Max Age 或 Listening／Learning 等待。
與 RSTP 的界線及參考
上述 TCN 往 Root、TCA 逐跳確認、Root 再向下傳 TC 是傳統 STP 機制。RSTP 原生使用帶 TC 的 RST BPDU 擴散變更，不必先等 Root 統一通知；只有與舊 STP 互通時才涉及傳統 TCN 流程，不能混用。
- 討論來源：TCAM 中文解釋，依本次提供的對話片段補充。
- 圖片來源：使用者於 2026-09-28 提供的兩張附圖；原始出版來源未提供，保留圖片原文並在圖下釐清簡化敘述。
- Cisco — Understand and Tune Spanning Tree Protocol Timers：Message Age、Max Age 與 Forward Delay。
- Cisco — Understand Rapid Spanning Tree Protocol (802.1w)：傳統 STP 的 TC／MAC aging，以及與 RSTP 的差異。
RSTP 802.1W
-
802.1D STP能夠在大約1min內恢復連接
-
802.1W STP能夠快速收斂
-
切換模式指令
SW1(config)#spanning-tree mode rapid-pvst
802.1W 狀態
- discarding : 將收到的data丟棄且無法學習到Mac address這種狀態合併了802.1D disable、listening、blocking，因為這三個狀態都無法傳送資料。況且listening根本多餘，因為RSTP能夠迅速的協商狀態變化，無須聆聽BPDU
- learning : 會丟棄data，可以學到mac address
- forwarding : 根據mac address來轉發data
802.1W interface Role
- RP : 在交換機中，由到達root bridge最低的cost的switch擔任此角色，但是root bridge沒有此角色root bridge只有DP跟802.1D一樣
- DP : 在每個lan segment，由到達root bridge的cost最低switch port功能與802.1D一樣發送BPDU
- AP : 由擁有前往root bridge的替代路徑，與RP採用的路徑不同。替代路徑成本高一些例如 : 如廣將access layer two uplink，其中一個將成為root port另一個成為alternate port。
- BP : 由連接到該segment的備援路徑，也就是說DP的backup，這個port有可能沒有
802.1W BPDU
RSTP使用的是802.1D的BPDU格式，以便向下兼容，RSTP使用message type這欄位。發送RSTP角色和狀態來辨識自己。RSTP的BPDU version被設定為2以便和802.1D做區別。無論是否有收到root bridge BPDU，所有switch port都每隔hello時間發送一次hello，網路中任何交換器都會主動維護Topology，如果連續三次沒有收到BPDU，就會認為該鄰接switch出問題了，就會把該前往該鄰接的資料刪除。代表802.1W使用3個hello (6s)，802.1D使用max age(20s)
如果有遇到802.1D就需要轉換封包格式，這時候會有一種「鎖住」的協定措施，以免再短時間收到802.1D和802.1W的BPDU，在轉換的過程中會有migration delay timer會鎖住協定類型，以免平凡切換STP類型。
Link Type
-
Edge Port :
與一台主機相連就屬於edge port，習慣上是透過portfast來決定RSTP承襲了PortFast的概念，這類的switch port可以立即進入forwarding sstatus，如果再edge port上收到BPDU就會失去此資格。
-
command
SW(config-if)#spanning-tree portfast
-
-
Root Port :
與Root Bridge最低cost就是屬於此type， 一般來說只能有一個RP但是會選出AP這個角色來當作備用，所以當RP出事了，備用port會立即變成forwarding status。
-
Point-to-Point Port
任何連接其他交換機並成為DP的switch port就屬於這個type。直接相連的switch可以利用handshake就能同意switch port的狀態，不需要等到timer到期。並以proposal和agreement的方式交換BPDU。一台交換機成為DP，如果另一台接受，將其同意訊息進行回應。
p2p port以雙工的模式來決定，採用全雙工可以視為p2p port type，可以透過handshake快速交換訊息完成STP convergence，如果是半雙工就不屬於此類型，且只能使用傳統802.1D的收斂方式。
-
command
正常來說是自動判別的但是可能某須原因需要半雙工，就可以使用此指令更改預設
Sw(config-if)#spanning-tree link-type point-to-point
-
802.1W Sync
- 如果proposal的發送者擁有更好的BPDU，則交換器本身認為發送者有資格成為DP，因此自己的交換port必須成為新的root port
- 交換機同意任何事情前，自己必須與topology進行同步
- 所有非edge port進入discarding (blocking)狀態，防止bridge loop
- 向發送者回覆同意BPDU，同意選出來新的DP這邊也告訴發送者，此交換機正在同步中
- RP立即進入forwarding。發送者的switch port也能夠立即開始轉送
- 對於目前處於discarding狀態的非edge port，提議訊息會被傳送到各自的鄰居
- 期望從非edge port上收到同意訊息
- not edge port 進入forwarding
802.1W TC機制
- 直接通告給鄰居不用再經過root bridge
- root bridge知道網路topology產生變更時，設定BPDU的TC
- 此BPDU傳輸給網路中的所有bridge
- bridge接收到了TC位置BPDU後，將bridge table老化時間300s降到forwarding delay 15s
802.1W設定
-
配置模式
SW1(config)#spanning-tree mode rapid-pvst -
指定root
- 32768 - 4096*2
Switch(config)#spanning-tree vlan 1 root primary -
指定secondary root
- 32768 - 4096
Switch(config)#spanning-tree vlan 1 root secondary -
指定priority
SW(config)#spanning-tree vlan 1 priority priority
MST 802.1S (Multiple Spanning Tree Protocol)
- 802.1Q : 所有VLAN採用同一個STP如果有500個vlan總共只有一個STP不會像傳統的會有500個STP，因此稱為共同擴展樹(CST)，運作在trunk navite vlan
MST 概觀
RSTP的問題，RSTP都是Pre-VLAN Base也就是說STP的樹木就等於VLAN數目如果，有100 vlan就要處理100 STP這樣會耗費大量的RAM和CPU，所以MSTP提出了instance，同一組instance的vlan共用一組STP，舉例來說vlan 100到200，可以把vlan 100至 vlan 150用到inst的STP
MST area
雖然MST和802.1Q and PVST+相容，但MST與他們都不同。如果switch使用MST，就必須知道鄰居使用的STP類型。透過將switch加入到MST area，使得area內部的switch可以使用相同的參數執行mst
MST內部的STP
-
CST
MST能夠與其他STP相容，因此需要支援各種版本的STP，可以將企業網路想成一個CST topology，所有任何東西，包括vlan MST area都共用一個STP。CST只是維護not loop的topology，同時集合了各種可用的STP。
-
IST
每個MST內部需要有一個計算not loop的機制，只要在一個MST area執行IST(internal spanning tree)，便會在CST和MST區域交界處的鏈路及區域內部的交換器之間，建立一個沒有loop的topology。你可以將IST視為本地的CST，並以MST area為邊界
MSTP設定
-
指定模式
switch(config)#spanning-tree mode mst -
參數配置
switch(config)#spanning-tree mst configuration-
name
switch(config-mst)#name school -
Revision number版本號，每次設定應都要加1
switch(config-mst)#revision 1 -
vlan instance對照表
switch(config-mst)#instance inst-num vlan range
-
-
設定primary secondary rootsr和設定priority
Switch(config)#spanning-tree mst inst-num root [primary | secondary]Switch(config)#spanning-tree mst inst-num priority <0-61440 4096的倍數> -
查看
SWitch(config-mst)#show pending -
生效
SWitch(config-mst)#exit -
MST設定的一些指令
| 任務 | 指令 |
|---|---|
| 設定root bridge | Switch(config)#spanning-tree mst instance-id root {primary | secondary} [diameter diameter] |
| 設定priority | Switch(config)#spanning-tree mst instance-id priority bridge-priority |
| 設定cost | Switch(config-if)#spanning-tree mst instance-id cost cost |
| 設定port priority | Switch(config-if)#spanning-tree mst instance-id port-priority port-priority |
| 設定STP timer | Switch(config)#spanning-tree mst hello-time seconds Switch(config)#spanning-tree mst forward-time seconds Switch(config)#spanning-tree mst max-age seconds |
保護STP的topology
防止非預期的BPDU
portfast
- 能夠使得L2介面立即進入轉發狀態，在一秒內
- 連接用終端用戶的介面可以開啟
- cisco private
- command
-
介面設定
Switch(config-if)#spanning-tree portfast -
全域設定 所有的access都開啟portfast
Switch(config-if)#spanning-tree portfast default
-
介面禁用
Switch(config-if)#no spanning-tree portfast -
指定access啟用portfast
Switch(config-if)#switchport host
-
RootGuard
-
防止搶佔掉root SW
-
啟用防護的介面不能成為RP，將成為DP
-
該介面收到更好的BPDU，根防護特性就會進入 root-inconsistent狀態
-
root-inconsistent處於listen狀態
-
等到沒有收到更優BPDU，會自動恢復
-
使用的地方access layer Switch
-
command
SW(config-if)#spanning-tree guard root
BPDUguard
-
如果再Access layer Switch上接上一台switch且priority為0，會跟root SW搶佔root的位置，就會造成網路的不穩定，所以可以使用BPDUfilter或是BPDUguard
-
如果從portfast介面收到BPDU，就會把狀態設定為error disable，可以透過sh和no sh重新開啟介面
-
command
-
只有portfast才會生效
SW2(config)#spanning-tree portfast bpduguard defaultSW2(config-if)#spanning-tree bpduguard enable -
自動恢復功能
SW2(config)#errdisable recovery casue bpduguard S鏈路
-
BPDUfilter
-
過濾BPDU封包
-
很像passive interface
-
能夠限制交換機開啟了portfast端口發送不必要的BPDU
-
可以在全域開啟BPDUfilter，portfast要開啟，不然會沒有作用
-
介面開啟不發送BPDU也不接收，收到後丟棄
-
BPDUfile < BPDU Guard
-
BPDUGuard BPDUfile同時開啟BPDUfile有效
-
command
- 只有portfast才會生效
SW(config)#spanning-tree portfast bpdufilter defaultSW(config-if)#spanning-tree portfast bpdufilter enable
防止BPDU意外遺失
LoopGuard
- 如果switch的某個port處於blocking狀態，但是blocking要一直收到BPDU封包，但是出於某些原因沒辦法收到了，this port就會認為接入其他設備，也就會變成DP role，這樣就有可能會造成bridge loop，此功能就是會持續會記錄非DP role的BPDU活動情況;當收到BPDU正常工作，沒有收到時進入loop-inconsistent狀態
- 避免bridge loop，提高網路穩定性(主要是防止鏈路產生單向故障)
- 使用場景 : 都可以，因為一般網路線也會有RX TX、光纖、半雙工網路環境
- 當SW2的TX出現問題後，SW3過渡到STP狀態，將產生環路
- 開啟loopguard，BPDU max-age(20s)之後，Blocking將會進入到loop-inconsistent狀態
-
command
SW(config)#spanning-tree loopguard defaultSW(config-if)#spanning-tree guard loop
UDLD (Unidirectional link detection)
-
能夠檢測並禁用單向鏈路
-
是一個二層協定、與一層機制協同工作
-
啟用UDLD，交換機會定期像鄰居發送UDLD封包，並且要求收到回應，否則判斷為單向鏈路，並且關閉該介面
-
模式
- Normal mode ， 只能檢測光纖，未收到UDLD訊息時，介面會undeteermined狀態產生log，並不會引響流量轉發
- aggressive mode ，檢測光纖一般網路線都可，未收到UDLD訊息，就會重新建立鄰居關係，嘗試連接8次都失敗，就會變成error-diable狀態
-
command
sw(config)#udld enable sw(config)#udld aggressivesw(config-if)#udld port sw(config-if)#udld port aggressiveSW#udld reset -
Loopguard和UDLD差別
| LoopGuard | UDLD | |
|---|---|---|
| 檢測基於 | 基於VLAN | 基於端口 |
| 自動恢復 | 是 | 具有err-disable超時性 |
| 防止由於設定問題所影響的DP介面不能發送BPDU所到至的故障 | 是 | 否 |
| 防止配線錯誤 | 否 | 是 |
uplinkfast
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同常用在root SW和一般的交換機之間，當線路故障時就可以使用uplinkfast就會加快收斂速度，
因為有隱藏alternate port，所以可以快速的切換RP port切換成有alternate port的switch port
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A會去檢測有沒有收root SW BPDU，如果沒有收到就使用uplinkfast切換到backup陷入
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從blocking→forwarding≤5s
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在A上開
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啟用條件
- 交換機至少要有一個介面處於blocking狀態
- 鏈路失效發生在根端口
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啟用後會更改的value
- priority有32768→49152加了3*4096
- cost增加到3000
- priority與cost不變
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設定
sw(config)#spanning-tree uplinkfastsw(config)#spanning-tree uplinkfast max-update-rate <0-32000> max-update-rate代表每秒鐘發送的多播數據的數目，預設是每秒150個
BackboneFast
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用於檢測鏈路，使介面blocking快速到listening (跳過20s)
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通過檢查次級的BPDU來知道發生故障了
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root SW和backup SW開啟
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command
SW(config)#spanning-tree backbonefast
保護STP的topology的指令總結
| global command | interface command | |
|---|---|---|
| RootGuard | Switch(config-if)#spanning-tree guard root | |
| BPDUGuard | Switch(config)#spanning-tree portfast bpduguard defalut | Switch(config-if)#spanning-tree bpduguard enable |
| loopGuard | Switch(config)#spanning-tree loopguard default | Switch(config-if)#spanning-tree guard loop |
| UDLD | Switch(config)#udld {enable | aggressive |message time seconds} | Switch(config)#udld {enable | aggressive |disable} |
| BPDUfilter | Switch(config)#spanning-tree bpdufilter default | Switch(config-if)#spanning-tree bpdufilter enable |
| command | |
|---|---|
| 列出被標記inconsistent的port | show spanning-tree inconsistentports |
| 顯示BPDUGuard、BPDUfilter、loopGuard 的狀態 | show spanning-tree summary |
| 顯示一個或所有switch port udld狀態 | show udld [type mode/num] |
| 遭到udld童用的errdisable port | udld reset |
參考資料
- 故障案例圖參考：Brad Edgeworth、Ramiro Garza Rios、Jason Gooley、David Hucaby，《CCNP and CCIE Enterprise Core ENCOR 350-401 Official Cert Guide》第 2 版，第 2 章圖 2-4、2-5（Pearson 書籍資料）。