鏈路備份技術（鏈路聚合、RSTP）

? 一、鏈路聚合！鏈路備份技術之一

-----鏈路聚合（Link Aggregation）被視為鏈路備份技術，核心原因在于它能通過多條物理鏈路的捆綁，實現 “一條鏈路故障時，其他鏈路自動接管流量” 的冗余備份效果，同時還能疊加帶寬。

1.概念

2.作用

3.鏈路聚合模式

3.1靜態鏈路聚合模式

3.2動態鏈路聚合模式

3.3靜態聚合 vs 動態聚合（核心差異）

對比項	靜態聚合	動態聚合
依賴協議	不依賴 LACP，純手動配置	依賴 LACP 協議自動協商
配置難度	高（兩端參數必須嚴格一致，手動匹配）	低（LACP 自動協商，參數兼容即可）
故障檢測	僅檢測物理端口狀態（Down/Up）	基于 LACP 報文，檢測更智能（如鏈路質量、對端狀態）
適用場景	兩端設備固定、參數明確（如數據中心內網）	需動態適配、故障自愈（如廣域網接入、多廠商設備互聯）

4.鏈路聚合的工作原理?

1. 鏈路聚合組（LAG）的創建

首先在網絡設備（如交換機、路由器、服務器）上配置鏈路聚合組（LAG，Link Aggregation Group），將需要捆綁的物理端口加入同一 LAG。
例如，交換機 A 的端口 1-4 與交換機 B 的端口 1-4 加入同一 LAG，形成一個邏輯鏈路。

2. 協商與協議適配

鏈路聚合需要遵循標準化協議，確保兩端設備（如交換機 A 和 B）對 LAG 的配置一致，常用協議包括：
- LACP（Link Aggregation Control Protocol，鏈路聚合控制協議）：IEEE 802.3ad 標準，是最常用的協議。通過交換 LACP 報文，自動協商哪些物理鏈路可以加入 LAG，并動態維護鏈路狀態（如檢測鏈路故障）。
- 靜態聚合：無需協議協商，由管理員手動指定加入 LAG 的物理鏈路。但靈活性低，無法自動檢測鏈路故障或動態調整。
LACP 的協商過程：
- 兩端設備通過專用的 LACP 報文（包含設備 ID、端口優先級、LAG 編號等信息）交換配置。
- 協商成功后，兩端確認哪些物理鏈路可用，并將其激活為 LAG 的成員鏈路；未通過協商的鏈路則處于備用狀態。

3. 數據幀的分發與負載均衡

當數據通過邏輯鏈路傳輸時，設備需要通過負載均衡算法決定將數據幀（數據包）發送到哪條物理鏈路。
常用的負載均衡算法（根據數據幀的特征分類）：
- 基于源 / 目的 MAC 地址：根據數據幀的源 MAC 或目的 MAC 地址哈希計算，相同地址的幀固定走某條鏈路（適合二層網絡）。
- 基于源 / 目的 IP 地址：根據源 IP 或目的 IP 地址哈希計算（適合三層網絡，如跨子網通信）。
- 基于端口號：對于 TCP/UDP 流量，根據源端口或目的端口哈希（適合區分不同應用的流量）。
示例：若采用 “源 IP + 目的 IP” 算法，同一對 IP 地址的通信會固定使用某條物理鏈路，不同 IP 對的通信則可能分配到其他鏈路，實現負載分散。

4. 故障檢測與鏈路切換

鏈路聚合技術會實時監控各物理鏈路的狀態（通過 LACP 報文或鏈路層檢測機制，如鏈路脈沖信號）。
若某條物理鏈路故障（如網線斷裂、端口損壞）：
- LACP 會立即檢測到故障，并將該鏈路從 LAG 中移除。
- 原本通過該鏈路傳輸的流量，會根據負載均衡算法自動切換到其他正常鏈路，整個過程通常在毫秒級完成，對上層應用無感知。

二、?RSTP技術-鏈路備份技術

回顧STP技術?

1.端口角色確定

2.臨時環路怎么產生的？?

3.通過定義端口規則避免環路?

STP 為了避免網絡環路，給交換機端口定義了?5 種狀態，不同狀態下端口的行為（收發 BPDU、學習 MAC、轉發數據）不同，目的是有序控制端口角色，逐步放開數據轉發，防止環路：

狀態	是否發送配置 BPDU	是否學習 MAC 地址	是否收發數據幀	作用 / 說明
Disabled	否	否	否	端口被管理員手動關閉 / 禁用，不參與 STP 計算，相當于 “物理斷開”
Blocking	否	否	否	端口處于阻塞狀態，只接收 BPDU 但不處理，用于防止環路（初始選舉或拓撲變化時臨時阻塞）
Listening	是	否	否	端口參與 STP 選舉，發送 / 接收 BPDU 來確定角色（根端口、指定端口等），但還沒開始轉發數據
Learning	是	是	否	端口確定角色后，開始學習 MAC 地址（構建 MAC 地址表），但仍不轉發數據，進一步避免環路
Forwarding	是	是	是	端口正常工作，轉發數據幀、收發 BPDU、學習 MAC，是最終 “活躍” 轉發狀態

4.STP 的傳統缺陷—— 拓撲變化時收斂慢?

5.TCN BPDU?

前提：拓撲變化觸發

情況 1：網絡里新接了一臺交換機，或者原本阻塞的端口（Blocking）被激活，變成 Forwarding 狀態（能轉發流量了）。

條件細化：
不僅要 “有端口進入 Forwarding”，還得滿足?“該交換機至少有一個指定端口（Designated Port）”?。
- 解釋：“指定端口” 是 STP 里每個網段（鏈路）中負責轉發 BPDU 的端口，有指定端口說明交換機在網絡里 “有正式角色”，不是孤立的。如果新激活的端口所在交換機是 “孤網”（沒指定端口），就算端口狀態變，也不用發 TCN（發了也沒人處理）。

情況 2：有端口 “丟失活躍鏈路”（從 Forwarding/Learning 轉 Blocking）

場景：常見的如鏈路中斷（網線被拔、設備斷電）、端口被手動關閉，或者 STP 重新計算后，端口從 Forwarding（轉發流量）或 Learning（學習 MAC 地址）狀態，被迫變成 Blocking（阻塞，不轉發流量，防止環路）。
本質：原本能轉發 / 學習的路徑失效了，網絡拓撲實際 “斷了一塊”，需要通知全網更新。

6.總結

??1.流程分步解析

1. （綠虛線，TCN 消息）SWD → SWC：上報拓撲變化

SWD 發現鏈路中斷，符合?TCN拓撲變化通知，于是向自己的指定上游交換機（SWC ）?發?TCN BPDU?，說 “拓撲變啦，快處理” 。

2. （紅虛線，TCA 消息）SWC → SWD：確認收到 TCN

SWC 收到 SWD 的 TCN 后，需要回復?TCA拓撲變化確認，告訴 SWD“我收到消息了，你別一直發” 。這一步是 “確認機制”，避免 TCN 消息一直刷屏。

3. （綠虛線，TCN 消息）SWC → SWA：繼續上報給根橋

SWC 除了回 TCA 給 SWD ，還要把 TCN 消息繼續往根橋（SWA ）?轉發（因為拓撲變化必須讓根橋知道，根橋才能發全網更新指令），同樣走 “逐級上報” 邏輯。

4. （紫實線，TCA 消息）SWA → SWB、SWA → SWC：根橋回 TCA

根橋 SWA 收到 SWC 轉發的 TCN 后，會向所有非根橋交換機（這里是 SWB、SWC ）?發?帶 TCA 置位的配置 BPDU?，確認 “我收到拓撲變化消息了” 。這一步是根橋對全網的 “確認反饋” 。

5. （紫實線，TC 置位 BPDU ）SWA → SWB、SWA → SWC：根橋發全網更新指令

根橋 SWA 確認拓撲變化后，開始發?帶 TC（Topology Change，拓撲變化執行）置位的 BPDU?，告訴所有交換機：“拓撲變了，趕緊把 MAC 地址表老化時間從默認 300 秒改成 15 秒” 。這樣交換機能快速老化舊表項，重新學習新拓撲下的 MAC 映射，保證流量轉發正確。

6. （隱含邏輯）全網更新 MAC 表

所有收到?TC 置位 BPDU?的交換機（SWB、SWC、SWD 等），會加速老化自己的 MAC 地址表。比如原本主機 A 走 SWB→SWD 的路徑，鏈路斷了后，新路徑可能變 SWB→SWC→SWD ，加速老化能讓交換機更快 “忘掉” 舊路徑，學習新路徑的 MAC 映射，網絡重新收斂。

7.STP 的缺點

2.RSTP技術

1.概念

2. RST BPDU端口

2.1 端口狀態

2.2 端口角色

邊緣端口：不影響結果的都可以設置邊緣端口，他還可以接路由器、服務器、終端。?

3.RST BPDU格式

第二位第七位指定收斂，快速機制

56表示狀態?

必須在點對點鏈路進行，不能接集線器和傻瓜交換機這種。

4.RSTP快速收斂原理

要是邊緣端口收到了 BPDU，說明這端口實際連的可能不是終端，而是其他交換機（或者能發 BPDU 的設備），原本 “接終端” 的假設不成立了。

邊緣端口和根端口都不會產生環路，唯一會產生的是指定端口。

三、MSTP技術--鏈路備份技術

1.回顧STP和SRSTP的局限性

總結（STP/RSTP 兩大核心局限）

負載分擔難：所有 VLAN 綁定同一棵生成樹，多條 Trunk 鏈路無法按 VLAN 分流，鏈路帶寬浪費。
路徑不最優：為了破除環路，STP 會阻塞端口，導致部分 VLAN 流量繞遠路，產生 “次優路徑”，影響傳輸效率。

2.MSTP的基本概念及優勢

2.1定義

2.2MST域

2.3 CST、IST、CIST、總根和域根

注意：MST 域是 “設備 + 鏈路 + 統一配置” 的整體環境；

IST 是這個環境?內部?設備和鏈路共同跑出來的 “生成樹邏輯” ，不是單純的鏈路！！，而是域內所有元素參與的拓撲結果。

MSTP 里生成樹是分層嵌套的，理解這幾個 “樹” 的關系，就懂 MSTP 整網邏輯：

IST（內部生成樹）：
- 每個 MST 域內默認存在的生成樹，承載 “未映射到其他實例的 VLAN” + 域內控制信息（比如 BPDU 交互）。實例0就是IST。
CST（公共生成樹）：
- 跨 MST 域的生成樹，把每個 MST 域當 “單一網橋” 看待，計算域間的生成樹。
CIST（Common and Internal Spanning Tree，公共和內部生成樹）：
- 整網唯一的 “超級樹”?，= IST（域內） + CST（域間），把所有域和設備納入統一邏輯。
- 關鍵角色：
  - CIST 總根：整網生成樹的根橋（優先級最高的設備）；
  - CIST 域根：每個 MST 域在 CIST 里的根（域內 IST 根橋，同時參與 CIST 計算

2.4. MSTP 端口角色

MSTP 端口角色繼承 RSTP 大部分邏輯（比如 DP 是指定端口、RP 是根端口、AP 是替代端口 ），但新增?Master 端口：

Master 端口：
- 作用：連接 MST 域與外部（其他域或 STP/RSTP 設備）?，是 IST 根橋在 CIST 里的 “根端口”，負責域間生成樹信息交互。
- 位置：MST 域的邊界端口（圖中 SWA 連接域外的端口，既是 “域邊界端口” 也是 “Master 端口” ）。
其他角色（和 RSTP 兼容）：
- DP（Designated Port，指定端口）：負責向網段發流量（每個網段選一個）；
- RP（Root Port，根端口）：交換機到根橋的最優端口；
- AP（Alternate Port，替代端口）：備份根端口，阻塞狀態，根端口故障時啟用。