STP角色选举和ospf中router-id选举(软考网工知识点梳理)

简介: STP角色选举和ospf中router-id选举(软考网工知识点梳理)

最近一直在准备软考网工考试,准备梳理一些网工易混知识点(个人水平有限,易混淆知识点可能仅限于个人,但是本人会认真梳理),最后有我整理的两个知识点的区别


一.STP角色选举


stp的出现是解决二层数据链路层因为链路冗余产生的环路问题,环路会导致广播风暴以及mac地址震荡等问题,如果不了解可以去搜索看一下,这里主要讲如何通过stp生成树,避免环路


1.首先选举根网桥(root Bridge),交换机会使用网桥协议数据单元(BPDU)来分享自己和自身连接相关得信息,每台交换机都有唯一的网桥id(BID),拥有最小的BID值得交换机作为根交换机,其中BID是由2个字节得网桥优先级和6个字节得MAC地址组成。


(1)所以先比网桥优先级,优先级低的成为根网桥


(2)如果网桥优先级相等,那么再比mac地址,mac地址低的,成为根网桥。

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如图所示,A为根交换机,网桥优先级介于(0-65535)默认值是32768,其增值是4096(0,4096,8192,12288···)


2.选举根端口(Router),每个非根交换机都有一个根端口,非根交换机到根交换机链路开销最小的就是根端口(链路速度越大,开销越小)


(1)如果链路开销相等,就跟对端交换机比较BID,BID小的就是根端口


(2)如果与对端BID相等,那么就比较对端交换机PID,PID小的就是根端口(PID是由端口优先级(默认128)和端口ID组成)端口优先级默认都是一样的,所以一般比端口ID


(3)如果对端PID相同,就比较本端交换机PID,PID小的就是根端口,PID的比较方式和上面一样。

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3.选举指定端口(Designated)


(1).根桥的所有端口都是指定端口


(2)每条链路上到根桥的路径开销小的端口是指定端口


(3)如果路径开销一样,就比较连接两台交换机的BID,BID小的端口是指定端口


(4)BID一样就比较端口PID,PID小的就是指定端口


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如图六边形处就是指定端口


如果不是以上阐述的三者之一,就 堵塞该端口,就不会产生环路


二.ospf角色选举


ospf工作在网络层,使用的ip协议号是89,(顺便提一下igrp(内部网关路由协议)也是基于ip工作的,rip是基于UDP工作的,而BGP是基于TCP工作的,后期我也会梳理这类知识点)


1.ospf的工作原理


(1)ospf中有DR(指定路由器)和BDR备份路由器两种角色,剩下的都是Drouter,所有路由器只会把信息发送给DR,因为邻接关系过多,会导致任意路由器的路由信息发生变化时产生大量更新信息,结果会导致宽带的浪费,如果DR发生故障,ospf会重新选举DR,在这个时间段内,就要使用BDR,代替DR工作,而其他路由器中又会产生新的BDR


(2)BDR会备份DR中所有数据,但是DR能发送和更新路由,BDR能接收其他路由的更新信息,但是不能将更新信息发送给其他路由器


(3)Drouter之间不能建立邻接关系,只能建立双向通信关系,Drouter只能与DR和BDR建立邻接关系


2.选举规则


(1)自动选举DR和BDR:比较router id(唯一表示路由器的ip地址),最大的选举为DR,次大的选举为BDR


(2)手动选举DR和BDR:主要通过改路由器的优先级选举,优先级的范围是0~255,数值越大,优先级越高,默认值为1,若优先级设为0,表示不参与DR和BDR的选举,如果优先级相同,就比较Router id。


注:DR是非抢占性的


1.在修改优先级时,即使将BDR的优先级设的比DR优先级高,那么也不会改变,只有重启了ospf后才会改变。


2.如果新加入了路由器,不会重新选举,只有DR或BDR发生故障,才会重新选举。


三.STP角色选举和ospf角色选举


1.stp角色选举是基于交换机端口的角色选举,ospf是基于路由器router id进行的角色选举


2.stp角色选举使用的是stp生成树算法


生成树协议(STP)是一个数据链路层的协议。其基本原理是通过在交换机之间传递一种特殊的协议报文,网桥协议数据单元(Bridge Protocol Data Unit,简称BPDU),来确定网络的拓扑结构。BPDU有两种:配置BPDU(Configuration BPDU)和TCN BPDU, 前者是用于计算无环的生成树的,后者则是用于在二层网络拓扑发生变化时产生用来缩短CAM表项的刷新时间的(由默认的300s缩短为15s)。Spanning Tree Protocol (STP) 在IEEE 802.1D文档中定义。该协议的原理是按照树的结构来构造网络拓扑,消除网络中的环路,避免由于环路的存在而造成广播风暴问题。


产生交换环路会造成什么样的危害呢?


(1)广播风暴:广播风暴就由于自然界的飓风一样,是网络设计者都要极力避免的灾难之一,它可以在短时间内无情地摧毁整个网络,使得交换机处于极度忙碌的状态,交换机所做的工作就是在转发广播,而正常的网络流量将会被阻塞。而在用户的主机上,由于网卡被迫不断的处理大量的广播帧,也呈现网络传输速率缓慢或根本无法连通的现象。


广播风暴的原因除了个别网卡出现故障以外,交换环路也是一个重要的原因。另外也不是所有的广播都是不正常的,有一些应用必须用到广播,比如ARP解析。


(2)MAC地址表不稳定。两个方向上的广播造成。


我们要利用生成树协议STP来解决这个问题。


STP(Spanning Tree Protocol)是生成树协议的英文缩写。该协议可应用于在网络中建立树形拓扑,消除网络中的环路,并且可以通过一定的方法实现路径冗余,但不是一定可以实现路径冗余。生成树协议适合所有厂商的网络设备,在配置上和体现功能强度上有所差别,但是在原理和应用效果是一致的。


在该协议中,交换机是根据交换机优先级来选择的,值小的为根交换机。如果相同,再比较MAC地址。交换机优先级是一个十进制数,用来在生成树算法中衡量一个交换机的优先度,其值的范围是 0〜65535,默认情况下,其值为32768。


BackboneFast是对UplinkFast的一种补充,UplinkFast能够检测直连链路的失效,BackboneFast是用来检测间接链路的失效。当启用了BackboneFast的交换机检测到间接链路失效之后,会马上使阻塞的端口进入监听状态,少了 20s的老化时间。如果要启用BackboneFast特性,应该在网络中的所有交换机上都启用。


而ospf是以最短路径优先算法(SPF)为核心,计算路由器之间的最短路径。


3.stp角色选举中的优先级是数值越小,优先级越高,取值范围在(0~65535),ospf角色选举中是数值越大,优先级越高,取值范围在(0~255)


感谢能进来跟我一起学习,小白一枚,希望大佬们多多指教,我也会继续与大家进行知识的分享的!

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