单点故障#

指设计网络时没有考虑高可用性，没有容错性

• 例如：两台交换机之间只通过级联接口连一根线，如果这根线挂了或者这根线两端的接口挂了，就会导致这两台交换机下联的主机之间无法通信

设计网络时需要考虑高可用性和冗余

MAC地址#

交换机中有一个MAC地址表，里面存储MAC地址（Media Access Control 介质访问控制地址）

• MAC地址48bit，即6Byte，以12个16进制数字显示：思科XXXX.XXXX.XXXX，华为XX.XX.XX.XX.XX.XX

交换机之间的数据如何判断发给谁：

• 给数据加一个L2层报头（Ethernet2格式的），里面有三个字段DMAC|SMAC|Type，目的MAC地址，源MAC地址，类型，目的MAC地址就是描述这个数据由谁接收，交换机就把数据转发给谁，这个时候交换机就需要知道接收者在哪，实际就是基于接收者的MAC地址查找MAC地址表，获取接收者连接的交换机接口，然后发给接收者

MAC地址表的每一个表项都包含三要素：主机的MAC地址、交换机连接该主机的接口、该接口所属的VLAN

如果查完MAC地址表还不知到接收者连在哪个接口呢？

• 交换机也会将数据转发，即数据泛洪（Flooding），通俗点理解就是数据全发，例如A主机和B主机都连接交换机，A要发数据给B，且查MAC地址表没查到B接在交换机的哪个接口，那么交换机就会把这个数据复制n份，然后除了A连接的接口外，其它接口全发一份该数据

泛洪与广播#

并非一个概念，广播会引起交换机泛洪，但是泛洪其实是一种转发机制，而广播是一种流量的类型，这个流量的类型会引起泛洪的操作，但是泛洪和广播是两码事

主机在交换机上换了一个接口会不会丢包#

不会，例如主机A原来接在交换机的0/1口，现在接在交换机的0/2口，当主机A的网线从交换机的0/1口拔掉时交换机是能感知到的，接口状态会由up切换为down，一旦接口down了，那么交换机通过动态学习学到的地址表项会立即清空，当主机A连接到0/2口后，只要A发送了数据，交换机就会根据数据的新的接收接口来学习到主机A的相关表项

交换环路Loops以及MAC地址表项漂移#

假设有以下场景，交换机SW1连接PC1，交换机SW2连接PC2，SW1和SW2之间通过两个级联接口连接在一起

在两台交换机都不知道PC1和PC2接在哪个接口的情况下，如果PC1想发数据给PC2，数据先到达SW1左边的接口，SW1泛洪，将数据发送给右上和右下两个接口

例如SW2左上的接口先收到数据了，就会认为PC1接在左上的接口，SW2做一个流量转发，泛洪，将数据发送给左下和右边这两个接口

如果此时左下的接口收到了来自SW1的数据，SW2就会认为这个PC1还挺调皮，把网线拔下来接到SW2左下角的接口上了，这个时候SW2就会执行MAC地址表项迁移，把PC1的表项从原本的左上这个接口迁移到了左下接口，这个叫做MAC地址表项漂移

• 此时SW2认为：PC1接在在自己的左下接口

但是SW2已经泛洪，将数据从左下和右边的接口发出去了，当SW1右下的接口收到这个数据流，现在开始麻烦了，SW1会认为PC1把网线拔下来接到自己的右下角接口了，其实此时PC1就收不到回传的消息了

• 此时SW1认为：PC1接在自己的右下角接口
• 此时SW2认为：PC1接在在自己的左下接口

当PC2想将回传的数据发给PC1时，先经过SW2，SW2认为应该发给左下角接口，然后经过SW1，SW1认为应该发给右下角接口，此时环路生成

本质原因：

• MAC地址表不对了

广播风暴#

当交换环路产生之后，交换机按照错误的路径信息来转发去往一个主机的数据。当去往这个主机的数据越多，那么越转发越多，最终结果就是整体的网络就坍塌了。

导致广播风暴的原因：

• 浅层：交换机间的冗余连接
• 深层：交换机有限的认知
  • 交换机认为所有的主机都连在自己的一个端口上，拿上面的例子来说，实际PC2就没连在SW1上，那么默认认为PC2连在一个端口上就是不合理的
  • 不应该觉得从一个接口收到流量那么信源就连在这个接口上

根网桥（根交换机）#

运行生成树协议必须选择一个根网桥（根交换机），有且只有一台，作为生成树的根

这个根网桥可以理解为根交换机，因为这个生成树协议出现的时间比较早，那个时代二层设备还是以网桥为主，所以叫根网桥，交换机出现之后，网桥就淘汰了

第一步：选举根网桥#

每台运行生成树协议的交换机都有一个名片，叫BID（网桥标识符），大小8Byte

• 2Byte优先级 | 6Byte MAC地址，优先级默认32768
• MAC地址全球唯一，所以不用担心选不出来根网桥
• PK标准：选Bridge ID最小的，哪个交换机最小就把哪个交换机作为根网桥

第二步：每个非根网桥选举一个根端口#

根端口：就是每个非根桥去往根桥最优路径的出接口

• 对于每个非根桥这个根端口是唯一的，因为最优路径即根链路唯一

BPDU参数#

1. Root ID（根网桥BID）：根网桥在发送BPDU时将自己的Bridge ID写入该字段（没毛病，Bridge ID不就是交换机的名片吗，告诉其它交换机自己是根交换机）

   • 其它非根桥在转发BPDU时不能修改该字段，在转发的全程该字段存的都是根网桥的Bridge ID

2. Cost of Path（根路径代价）简称CoP：是一个累积值，它表示的是一台交换机到达根网桥（Root Bridge）的总路径开销

   • 接口带宽越大对应的成本值越小（Cost），例如：万兆是2，千兆是4，百兆19，十兆100
   • 计算思路：非根桥收到BPDU时，在CoP这里加上自己收到BPDU端口的成本值（Cost）
   • 例如：SW1----SW2----SW3，假设SW2接收端口带宽千兆，SW3接收端口百兆
     • SW1发出BPDU，CoP为0
     • SW2收到BPDU时，接收端口带宽千兆，成本值4，所以CoP=4
     • SW2发出BPDU，CoP为4（只在接收到BPDU时才累加，和转发没关系）
     • SW3收到BPDU时，接收端口带宽百兆，成本19，所以CoP=4+19=23

3. Bridge ID（转发者BID）：转发者的Bridge ID，标识这个BPDU是哪个非根桥转发过来的

   • SW1发出BPDU，此时该字段为SW1的BID
   • SW2收到BPDU知道是SW1发来的，然后SW2转发BPDU，此时该字段为SW2的BID
   • SW3收到BPDU知道是SW2发来的

4. Port ID（端口标识符）：2Byte，由1Byte优先级 | 1Byte接口编号组成

   • 由于一台交换机有多个端口，所以选最优链路的时候也要比较哪个端口更优，比较思路也是选小，优先级字段数值越小优先级越高，默认优先级字段为128，如果优先级相同，就比接口编号，也是越小越优

第三步：阻塞冗余链路#

在确定了根端口后，STP会在每个物理网段上选举一个指定端口（Designated Port）。指定端口是负责向该网段转发流量的主要端口，通常是与根网桥路径成本更优的交换机上的端口

• 既不是根端口也不是指定端口的端口将被置为阻塞（Blocking） 状态，从而打破环路