华为交换机网络STP生成树协议收敛过程详细说明

本文主要介绍华为交换机的STP生成树协议的收敛过程，也就是当二层交换机网络拓扑发生变化后，网络交换机从变化到恢复到正常状态的过程。通过学习华为交换机网络的收敛过程，可以让我们对STP有更加深层次的理解。

首先，我先给大家介绍华为网络交换机STP生成树协议的收敛过程中需要用到的几个基本概念。

1. BPDU,Bridge Protocol Data Unit，桥协议数据单元。华为网络交换机启动之初，网络交换机的的端口开启后，端口自动发送的报文就是BPDU报文。这种报文我们称之为STP生成树协议报文。BPDU报文主要分为配置BPDU和TCN BPDU,配置BPDU主要是用来进行生成树计算和维护生成树的拓扑，TCN BPDU的作用是华为交换机网络发生变动后，用来向华为交换机网络通告网络拓扑发生变化的报文。

配置BPDU：

TCN BPDU：

2.STP的端口状态

运行STP生成树协议的华为网络交换机的端口状态主要有Disable、Blocking、Listening、Learning、Forwarding这五种端口状态。具体情况请看下图。

3. 三个时间计时器。分别是：Hello Time、Forward Delay、Max Age。这三个计时器都是携带在BPDU中的。

Hello Time：华为网络交换机发送BPDU的间隔，默认时间为2s，用来检测网络交换机直接的链路是否有故障。

Forward Delay：转发延迟时间，Forward Delay Timer指一个华为网络交换机的端口处于Listening和Learning状态的各自持续时间，默认是15秒。即Listening状态持续15秒，随后Learning状态再持续15秒。这两个状态下的端口会处于Blocking状态，使得STP生成树协议能够避免临时环路。

Max Age：最大老化时间，默认是20s。如果配置BPDU是根交换机发出的，则Message Age为0。否则，Message Age是从根交换机发送到当前交换机接收到BPDU的总时间，包括传输延时等。实际实现中，配置BPDU报文经过一个交换机，Message Age增加1。

看完上面的内容，相信大家也对华为网络交换机的生成树的BPDU报文、端口状态以及时间计时器有了一定的了解。为了方便大家记忆，我给大家总结一下上面的内容：2中BPDU、5种端口状态和3个时间计时器。

下面我用下面的拓扑图来演示一次，华为网络交换机STP的收敛过程：

1.华为根交换机选举完成后，根交换机会每隔hello时间，默认2s往指定端口GE0/0/1和GE0/0/2发送配置BPDU报文。

2.交换机-2和交换机-3接收到根交换机发送的配置BPDU后，会将该配置BPDU存储在端口上，然后还会把该BPDU从指定端口发出去（每隔2s）。因为交换机-2从GE0/0/3口发送的配置BPDU比交换机-3的GE0/0/3口发送的配置BPDU优，所以，交换机-3的端口状态为AP端口，端口状态为blocking状态。

3.交换机-4的GE0/0/2接收到的配置BPDU比从GE0/0/1接收到的配置BPDU优，所以GE0/0/2成为了RP端口。在选举指定端口的时候，因为，交换机-4的GE0/0/1端口发送的配置BPDU比交换机-3的GE0/0/2发送的BPDU次优，所以交换机-4的GE0/0/1为AP端口，端口状态为blocking；交换机-3的GE0/0/2口为DP端口，端口状态为Forwarding状态。

4.交换机-5从GE0/0/1接收到交换机-4发送的配置BPDU，GE0/0/1端口变成RP端口。

以上1-4这四个步骤就是这五台交换机组成的网络从开机到协商完成的过程。

上文说过TCN BPDU是在网络拓扑发生变化时，才会产生的。网络拓扑发生变化时怎么衡量的呢？衡量网络拓扑发生变化的标准是：一个交换机的端口从disable状态变成Forwarding状态，那就可以说是网络拓扑发生了变化。

如下图5所示，在交换机-5的GE0/0/2口接入一台PC机，交换机-5的GE0/0/2端口就会从disbale状态迁移到Forwarding状态，这时，交换机-5会产生TCN BPDU。

5.交换机-5产生TCN BPDU从根端口GE0/0/1端口发送给交换机-4的GE0/0/3(DP端口，只有指定端口才会处理TCN BPDU)

TCN BPDU

6.交换机-4的GE0/0/3 DP端口收到该TCN BPDU后，交换机-4会把配置BPDU中的Flags中的TCA 位设置为1，然后发送给交换机-5。交换机-5接收到TCA置位为1的配置BPDU报文，马上就停止发送TCN BPDU报文，如下图所示。接着，交换机-4会把该报文通过RP端口GE0/0/2发送给交换机-2.

7.交换机-2接收到TCN BPDU报文后，通过RP端口转发给根桥交换机。根桥交换机该报文后，产生Flags位中的TC置位为1的配置BPDU从指定端口发送出去，步骤为1-4.非根桥交换机接收到TC配置BPDU后，将会直接删除交换机的MAC地址表，这会导致网络中断。然后重新根据ARP报文生成一张新的mac地址表，然后数据报文才能继续转发。