链路备份技术（链路聚合、RSTP）

一、链路聚合！链路备份技术之一

-----链路聚合（Link Aggregation）被视为链路备份技术，核心原因在于它能通过多条物理链路的捆绑，实现 “一条链路故障时，其他链路自动接管流量” 的冗余备份效果，同时还能叠加带宽。

1.概念

2.作用

3.链路聚合模式

3.1静态链路聚合模式

3.2动态链路聚合模式

3.3静态聚合 vs 动态聚合（核心差异）

对比项	静态聚合	动态聚合
依赖协议	不依赖 LACP，纯手动配置	依赖 LACP 协议自动协商
配置难度	高（两端参数必须严格一致，手动匹配）	低（LACP 自动协商，参数兼容即可）
故障检测	仅检测物理端口状态（Down/Up）	基于 LACP 报文，检测更智能（如链路质量、对端状态）
适用场景	两端设备固定、参数明确（如数据中心内网）	需动态适配、故障自愈（如广域网接入、多厂商设备互联）

4.链路聚合的工作原理

1. 链路聚合组（LAG）的创建

首先在网络设备（如交换机、路由器、服务器）上配置链路聚合组（LAG，Link Aggregation Group），将需要捆绑的物理端口加入同一 LAG。
例如，交换机 A 的端口 1-4 与交换机 B 的端口 1-4 加入同一 LAG，形成一个逻辑链路。

2. 协商与协议适配

链路聚合需要遵循标准化协议，确保两端设备（如交换机 A 和 B）对 LAG 的配置一致，常用协议包括：
- LACP（Link Aggregation Control Protocol，链路聚合控制协议）：IEEE 802.3ad 标准，是最常用的协议。通过交换 LACP 报文，自动协商哪些物理链路可以加入 LAG，并动态维护链路状态（如检测链路故障）。
- 静态聚合：无需协议协商，由管理员手动指定加入 LAG 的物理链路。但灵活性低，无法自动检测链路故障或动态调整。
LACP 的协商过程：
- 两端设备通过专用的 LACP 报文（包含设备 ID、端口优先级、LAG 编号等信息）交换配置。
- 协商成功后，两端确认哪些物理链路可用，并将其激活为 LAG 的成员链路；未通过协商的链路则处于备用状态。

3. 数据帧的分发与负载均衡

当数据通过逻辑链路传输时，设备需要通过负载均衡算法决定将数据帧（数据包）发送到哪条物理链路。
常用的负载均衡算法（根据数据帧的特征分类）：
- 基于源 / 目的 MAC 地址：根据数据帧的源 MAC 或目的 MAC 地址哈希计算，相同地址的帧固定走某条链路（适合二层网络）。
- 基于源 / 目的 IP 地址：根据源 IP 或目的 IP 地址哈希计算（适合三层网络，如跨子网通信）。
- 基于端口号：对于 TCP/UDP 流量，根据源端口或目的端口哈希（适合区分不同应用的流量）。
示例：若采用 “源 IP + 目的 IP” 算法，同一对 IP 地址的通信会固定使用某条物理链路，不同 IP 对的通信则可能分配到其他链路，实现负载分散。

4. 故障检测与链路切换

链路聚合技术会实时监控各物理链路的状态（通过 LACP 报文或链路层检测机制，如链路脉冲信号）。
若某条物理链路故障（如网线断裂、端口损坏）：
- LACP 会立即检测到故障，并将该链路从 LAG 中移除。
- 原本通过该链路传输的流量，会根据负载均衡算法自动切换到其他正常链路，整个过程通常在毫秒级完成，对上层应用无感知。

二、 RSTP技术-链路备份技术

回顾STP技术

1.端口角色确定

2.临时环路怎么产生的？

3.通过定义端口规则避免环路

STP 为了避免网络环路，给交换机端口定义了 5 种状态，不同状态下端口的行为（收发 BPDU、学习 MAC、转发数据）不同，目的是有序控制端口角色，逐步放开数据转发，防止环路：

状态	是否发送配置 BPDU	是否学习 MAC 地址	是否收发数据帧	作用 / 说明
Disabled	否	否	否	端口被管理员手动关闭 / 禁用，不参与 STP 计算，相当于 “物理断开”
Blocking	否	否	否	端口处于阻塞状态，只接收 BPDU 但不处理，用于防止环路（初始选举或拓扑变化时临时阻塞）
Listening	是	否	否	端口参与 STP 选举，发送 / 接收 BPDU 来确定角色（根端口、指定端口等），但还没开始转发数据
Learning	是	是	否	端口确定角色后，开始学习 MAC 地址（构建 MAC 地址表），但仍不转发数据，进一步避免环路
Forwarding	是	是	是	端口正常工作，转发数据帧、收发 BPDU、学习 MAC，是最终 “活跃” 转发状态

4.STP 的传统缺陷—— 拓扑变化时收敛慢

5.TCN BPDU

前提：拓扑变化触发

情况 1：网络里新接了一台交换机，或者原本阻塞的端口（Blocking）被激活，变成 Forwarding 状态（能转发流量了）。

条件细化：
不仅要 “有端口进入 Forwarding”，还得满足 “该交换机至少有一个指定端口（Designated Port）” 。
- 解释：“指定端口” 是 STP 里每个网段（链路）中负责转发 BPDU 的端口，有指定端口说明交换机在网络里 “有正式角色”，不是孤立的。如果新激活的端口所在交换机是 “孤网”（没指定端口），就算端口状态变，也不用发 TCN（发了也没人处理）。

情况 2：有端口 “丢失活跃链路”（从 Forwarding/Learning 转 Blocking）

场景：常见的如链路中断（网线被拔、设备断电）、端口被手动关闭，或者 STP 重新计算后，端口从 Forwarding（转发流量）或 Learning（学习 MAC 地址）状态，被迫变成 Blocking（阻塞，不转发流量，防止环路）。
本质：原本能转发 / 学习的路径失效了，网络拓扑实际 “断了一块”，需要通知全网更新。

6.总结

1.流程分步解析

1. （绿虚线，TCN 消息）SWD → SWC：上报拓扑变化

SWD 发现链路中断，符合 TCN拓扑变化通知，于是向自己的指定上游交换机（SWC ） 发 TCN BPDU ，说 “拓扑变啦，快处理” 。

2. （红虚线，TCA 消息）SWC → SWD：确认收到 TCN

SWC 收到 SWD 的 TCN 后，需要回复 TCA拓扑变化确认，告诉 SWD“我收到消息了，你别一直发” 。这一步是 “确认机制”，避免 TCN 消息一直刷屏。

3. （绿虚线，TCN 消息）SWC → SWA：继续上报给根桥

SWC 除了回 TCA 给 SWD ，还要把 TCN 消息继续往根桥（SWA ） 转发（因为拓扑变化必须让根桥知道，根桥才能发全网更新指令），同样走 “逐级上报” 逻辑。

4. （紫实线，TCA 消息）SWA → SWB、SWA → SWC：根桥回 TCA

根桥 SWA 收到 SWC 转发的 TCN 后，会向所有非根桥交换机（这里是 SWB、SWC ） 发 带 TCA 置位的配置 BPDU ，确认 “我收到拓扑变化消息了” 。这一步是根桥对全网的 “确认反馈” 。

5. （紫实线，TC 置位 BPDU ）SWA → SWB、SWA → SWC：根桥发全网更新指令

根桥 SWA 确认拓扑变化后，开始发 带 TC（Topology Change，拓扑变化执行）置位的 BPDU ，告诉所有交换机：“拓扑变了，赶紧把 MAC 地址表老化时间从默认 300 秒改成 15 秒” 。这样交换机能快速老化旧表项，重新学习新拓扑下的 MAC 映射，保证流量转发正确。

6. （隐含逻辑）全网更新 MAC 表

所有收到 TC 置位 BPDU 的交换机（SWB、SWC、SWD 等），会加速老化自己的 MAC 地址表。比如原本主机 A 走 SWB→SWD 的路径，链路断了后，新路径可能变 SWB→SWC→SWD ，加速老化能让交换机更快 “忘掉” 旧路径，学习新路径的 MAC 映射，网络重新收敛。

7.STP 的缺点

2.RSTP技术

1.概念

2. RST BPDU端口

2.1 端口状态

2.2 端口角色

边缘端口：不影响结果的都可以设置边缘端口，他还可以接路由器、服务器、终端。

3.RST BPDU格式

第二位第七位指定收敛，快速机制

56表示状态

必须在点对点链路进行，不能接集线器和傻瓜交换机这种。

4.RSTP快速收敛原理

要是边缘端口收到了 BPDU，说明这端口实际连的可能不是终端，而是其他交换机（或者能发 BPDU 的设备），原本 “接终端” 的假设不成立了。

边缘端口和根端口都不会产生环路，唯一会产生的是指定端口。

三、MSTP技术--链路备份技术

1.回顾STP和SRSTP的局限性

总结（STP/RSTP 两大核心局限）

负载分担难：所有 VLAN 绑定同一棵生成树，多条 Trunk 链路无法按 VLAN 分流，链路带宽浪费。
路径不最优：为了破除环路，STP 会阻塞端口，导致部分 VLAN 流量绕远路，产生 “次优路径”，影响传输效率。

2.MSTP的基本概念及优势

2.1定义

2.2MST域

2.3 CST、IST、CIST、总根和域根

注意：MST 域是 “设备 + 链路 + 统一配置” 的整体环境；

IST 是这个环境内部设备和链路共同跑出来的 “生成树逻辑” ，不是单纯的链路！！，而是域内所有元素参与的拓扑结果。

MSTP 里生成树是分层嵌套的，理解这几个 “树” 的关系，就懂 MSTP 整网逻辑：

IST（内部生成树）：
- 每个 MST 域内默认存在的生成树，承载 “未映射到其他实例的 VLAN” + 域内控制信息（比如 BPDU 交互）。实例0就是IST。
CST（公共生成树）：
- 跨 MST 域的生成树，把每个 MST 域当 “单一网桥” 看待，计算域间的生成树。
CIST（Common and Internal Spanning Tree，公共和内部生成树）：
- 整网唯一的 “超级树” ，= IST（域内） + CST（域间），把所有域和设备纳入统一逻辑。
- 关键角色：
  - CIST 总根：整网生成树的根桥（优先级最高的设备）；
  - CIST 域根：每个 MST 域在 CIST 里的根（域内 IST 根桥，同时参与 CIST 计算

2.4. MSTP 端口角色

MSTP 端口角色继承 RSTP 大部分逻辑（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：连接 MST 域与外部（其他域或 STP/RSTP 设备） ，是 IST 根桥在 CIST 里的 “根端口”，负责域间生成树信息交互。
- 位置：MST 域的边界端口（图中 SWA 连接域外的端口，既是 “域边界端口” 也是 “Master 端口” ）。
其他角色（和 RSTP 兼容）：
- DP（Designated Port，指定端口）：负责向网段发流量（每个网段选一个）；
- RP（Root Port，根端口）：交换机到根桥的最优端口；
- AP（Alternate Port，替代端口）：备份根端口，阻塞状态，根端口故障时启用。