前文我們了解了STP選舉規則相關話題，回顧請參考https://www.cnblogs.com/qiuhom-1874/p/15131999.html；今天我們來聊一聊STP的埠狀態、計時器、埠狀態轉換以及拓撲變化相關話題；
STP埠狀態
提示：STP的埠有5個狀態，分別是disabled、blocking、listening、learning、forwarding；默認情況下，一個物理的交換機上的同VLAN下的所有埠都參與STP；其中Disabled是指未接線的埠；我們可以理解未激活的埠，它不接收和轉發BPDU，也不學習mac地址和轉發資料，是一種穩定的狀態；Blocking狀態是指埠激活了，通過STP選舉以后未被選舉成為根埠或指定埠的埠狀態；該狀態下的埠只接收BPDU，不轉發BPDU，同時也不學習mac和轉發資料，是一種穩定的狀態；listening狀態是disabled或blocking狀態的埠向forwarding狀態轉換的一個過渡狀態；該狀態的埠只接收和轉發BPDU，并不學習mac和轉發資料，是一種非穩定狀態；learning是從listening狀態的埠向forward狀態過渡的狀態；該狀態埠會接收和轉發BPDU，同時也會學習mac，但不轉發資料，是一種非穩定狀態；Forwarding是STP穩定以后，除開預備埠和未激活的埠的狀態；該狀態下的埠可以正常接收和轉發BPDU，同時也可以正常學習mac和轉發資料，是穩定狀態；
實驗：如下實驗拓撲，更改交換機stp模式為stp，然后看看交換機的各埠狀態變化
驗證：在s1上查看各埠狀態
提示：在華為的交換機上我們是看不到blocking和listening這兩種狀態，其原因是華為交換機顯示是以rstp和mstp為主，對于stp來說disabled、blocking、listening這三種狀態被打包為discarding狀態；
STP計時器
從上面的拓撲中，我們任意鏈路上抓一個STP包
提示：hello time欄位用來表示根橋多久發送一次BPDU，默認情況是2秒一次；forward delay用來表示從learning狀態到forwarding狀態的延遲時長，默認15秒；max age表示預備埠最長多久沒收到BPDU包的存活時長，默認20秒；
提示：預備埠從阻塞狀態到轉發狀態，首先預備埠要等待max age超時以后，才會進入到listening，從listening到learning中間會間隔15秒；從learning到forwarding中間會間隔15秒，所以一個預備埠從阻塞狀態轉變為轉發狀態，最長時間需要50秒；
message age：該欄位用于表示BPDU訊息年齡，默認從根橋發送出來的BPDU為0，當BPDU沒經過一個交換機，maessage age會加1，當交換機收到的BPDU中message age大于max age時，該交換機會丟棄該BPDU；
驗證：在根橋上轉包，看看message age是否為0？
提示：可以看到，從上述的實驗拓撲中，s1（根橋）上抓包抓到的BPDU中message age為0；
驗證：如下拓撲，在非根橋（s6）抓包，看看對應message age是多少呢？
分析：從s1發送的BPDU中message age 為0，當BPUD從S1的eth0/0/2口發送出來，經過S3從eth0/0/3轉發出去，對應的message age會加1，所以從s3轉發出去的BPUD，message age為1；同樣的道理當s3的eth0/0/3轉發出來的BPDU，在s4接收以后再從s4口的eth0/0/2轉發出去，對應的message age也會再加1，所以從s4轉發出去的BPDU中message age就為2，依次類推到達s6的BPDU中message age 的值就應該為3；
驗證：在s6上轉包，看看對應的BPDU中message age是否是3呢？
提示：其實這個message age我們可以理解為從根出發，中間經歷多少個交換機；從上面的實驗可以看到一般二層鏈路上的交換機不宜串聯太多，超過20個會導致stp無法正常作業；
STP埠狀態轉換
提示：當埠初始化或從開啟時，對應埠的狀態會從disabled狀態轉換為blocking狀態；如果埠被選舉成為根埠或指定埠時，對應狀態會從blocking開始轉換--->listening，經過15秒---->learning，經過15秒----->forwarding；如果埠不再是根埠或指定埠，對應埠會從當前狀態立刻轉變為blocking狀態；如果forward delay計時器超時，對應埠會從當前狀態轉換為下一個狀態，比如從listening轉換為learning；從learning轉換為forwarding狀態；如果埠被禁用或鏈路失效，則對應埠會從當前埠狀態立刻變為disabled狀態；
驗證交換機埠狀態
提示：默認情況下，只會顯示兩種穩定狀態，第一種是forwarding狀態，一種是預備埠的阻塞狀態；disabled這種穩定狀態需要手動去看對應埠才會顯示；
查看disabled狀態的埠
提示：只要顯示鎖disabled port，說明該埠為激活，或者我們可以理解為參與stp，但狀態為disabled狀態；
STP拓撲變化
1、根橋故障
提示：根橋故障會導致直連根橋的交換機對應的鏈路掛掉，此時對于非根橋就會收不到根橋的BPDU，理論上來講，非根交換機對應的埠收不到BPDU，最大等待20秒（默認max age為20秒），然后就會觸發對應埠發送自己的BPDU，進行根橋的選舉；根橋選舉各交換機上的埠都會轉變為discarding狀態，然后持續15秒從discarding狀態轉變為learning狀態，這個狀態也會持續15秒；然后從learning狀態轉變為forwarding狀態；這個狀態對于stp來說是一個穩定狀態，對應埠才可以正常轉發資料包；通過上述的描述，如果根橋故障最長需要50秒對應二層網路才能恢復；
2、直連鏈路故障
提示：直連故障是相對于有預備埠的交換機來說的；對應的交換機是能夠感知到故障的發生，此時對應的埠會從forwarding狀態轉換為discarding狀態；然后持續15秒，再從discarding狀態轉變為learning狀態；此狀態也會持續15秒，最后從lerarning狀態轉變為forwarding狀態，開始轉發資料；這也就告訴我們直連故障最短也需要等待30秒對應網路才能正常使用；
3、非直連鏈路故障
提示：非直連鏈路故障也是相對于有預備埠的交換機來說的，這種故障對于有預備埠的交換機是感知不到的，所以理論上來講，預備埠需要等待20秒的時間，然后才從blocking轉變為discarding狀態，然后持續15秒，再轉換為learnging,然后再持續15秒，再從learning狀態轉變為forwarding狀態；也就是說非直連鏈路故障最長也需要等待50秒；
從上述的描述不難想象，不管是根橋故障還是直連鏈路或非直連鏈路故障，對于stp來說只要有故障，最短需要等待30秒，對應網路才能正常使用；
拓撲變化導致mac地址表錯誤
如上圖所示，主機A和主機B通訊，在鏈路都正常的情況下主機A和主機B通訊，對于交換機B來說，它學習到的mac地址表示aa在3口，bb在一口；如果此時交換機c的g0/0/1口壞了；那么對于主機A和主機B的通訊最長也需要等待50秒，最短需要等待30秒對應stp鏈路才會正常被切換成功；此時我們想一個問題，但stp鏈路切換成功以后，對于交換機B來說，它的mac地址表并沒有老化（默認老化時間是300秒），當它收到aa向bb通信的資料包，此時他還是會將資料包從1口轉發出去；這也就造成了，stp鏈路切換成共，但對應交換機mac地址表并沒有更新，導致mac地址表錯誤的指向；這會直接影響主機A和主機B通訊；為了解決這個問題，stp里加入了另一種型別BPDU，TCN；
提示：TCN是（topology change notification）拓撲變化通知；下游交換機一旦檢測到拓撲變化，向上游發送的拓撲變化通知，上游交換機收到TCN后回應TCA（topology change acknowledgment）進行確認，然后下游交換機停止發送TCN；上游交換機通過根埠發送TCN直到根橋收到，根橋通過指定埠發送TC通知所有下游交換機把MAC地址表記錄老化時間從300秒變為15秒；以便讓交換機的mac地址表更快的老化，實作對應stp鏈路切換，對應mac地址表也隨之更新；
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