STP/RSTP/MSTP帧格式、报文格式及字段说明

STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）是一种二层（数据链路层）管理协议，它通过有选择性地阻塞网络冗余链路来达到消除网络二层环路的目的，同时具备链路的备份功能。最初被广泛应用的是IEEE 802.1D STP，随后以它为基础产生了IEEE 802.1w RSTP （Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议）和IEEE 802.1s MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol，多生成树协议）。STP/RSTP/MSTP在

STP/RSTP/MSTP的BPDU报文格式

+--------------------------------+
|              DMAC              |
+--------------------------------+
|              SMAC              |
+--------------------------------+
|            Length              |
+--------------------------------+
|           LLC header           |
+--------------------------------+-----------------------
|       Protocol Identifier      |                ^
+--------------------------------+                |
|  Protocol Version Identifier   |                |
+--------------------------------+                |
|           BPDU Type            |                |
+--------------------------------+                |
|              Flags             |                |
+--------------------------------+                |
|          Root Identifier       |                |
+--------------------------------+                |
|          Root Path Cost        |                |
+--------------------------------+                |
|       Bridge Identifier        |                |
+--------------------------------+                |
|        Port Identifier         |                |
+--------------------------------+                |
|           Message Age          |                |
+--------------------------------+               BPDU
|            Max Age             |              payload
+--------------------------------+                |
|          Hello Time            |                |
+--------------------------------+                |
|        Forward Delay           |                |
+--------------------------------+----------      |
|       Version 1 Length         |    RSTP/MSTP   |
|                                |    Extension   |
+--------------------------------+----------      |
|       Version 3 Length         |     ^          |
+--------------------------------+     |          |
| MST Config ID Format Selector |     |          |
+--------------------------------+     |          |
|        MST Config Name        |     |          |
+--------------------------------+     |          |
|     MST Config reversion      |     |          |
+--------------------------------+     |          |
|       MST Config Digest       |      MSTP      |
+--------------------------------+   Extension    |
|  CIST Internal Root Path Cost  |     |          |
+--------------------------------+     |          |
|     CIST Bridge Identifier     |     |          |
+--------------------------------+     |          |
|      CIST Remaining Hops       |     |          |
+--------------------------------+     |          |
|   MSTI configuration Messages  |     |          |
|         (may be absent)        |     V          V
+--------------------------------+-----------------------
|               FCS              |
+--------------------------------+

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2、对应字段说明：

字段	长度	说明
DMAC	6字节	目的MAC地址，该字段标识帧的接收者。
SMAC	6字节	源MAC地址，该字段标识帧的发送者。
Length	2字节	指后续数据的字节长度，但不包括FCS字段。
Protocol Identifier	2字节	协议ID＝“0”。
Protocol Version Identifier	1字节	协议版本标识符，STP为0x00，RSTP为0x02，MSTP为0x03。
BPDU Type	1字节	BPDU类型： 0x00：STP的Configuration BPDU 0x80：STP的TCN BPDU（Topology Change Notification BPDU） 0x02：RST BPDU（Rapid Spanning-Tree BPDU）或者MST BPDU（Multiple Spanning-Tree BPDU）
Flags	1字节	标记域。对于STP：第一个bit（左边、高位bit）表示“TCA（拓扑改变响应）”，最后一个bit（右边、低位bit）表示“TC（拓扑改变）”，其他字段预留。对于RSTP和MSTP： Bit7：TCA (Topology Change Acknowledgement) Bit6：Agreement Bit5：Forwarding Bit4：Learning Bit3和Bit2：端口角色 00：未知 01(低位为1高位为0)：Alternate / Backup 10(低位为0高位为1)：根端口 11：指定端口 Bit1：Proposal Bit0：TC (Topology Change)
Root Identifier	8字节	网桥ID都是8个字节——前两个字节是网桥优先级，后6个字节是网桥MAC地址。对于MSTP，是指CIST的总根交换机ID。
Root Path Cost	4字节	根路径开销，本端口累计到根桥的开销。对于MSTP，是指CIST外部路径开销指从本交换机所属的MST域到CIST根交换机的累计路径开销。CIST外部路径开销根据链路带宽计算。
Bridge Identifier	8字节	发送者BID，本交换机的Bridge ID。对于MSTP，是指CIST的域根交换机ID，即IST Master的ID。如果总根在这个域内，那么域根交换机ID就是总根交换机ID。
Port Identifier	2字节	发送端口PID，发送该BPDU的端口ID。对于MSTP，是指本端口在IST中的指定端口ID。
Message Age	2字节	该BPDU的消息年龄，以秒为单位。
Max Age	2字节	消息老化年龄，以秒为单位，超时则认为到根交换机的链路故障。
Hello Time	2字节	发送两个相邻BPDU间的时间间隔，以秒为单位。
Forward Delay	2字节	控制Listening和Learning状态的持续时间，以秒为单位。
Version 1 Length	1字节	Version1 BPDU的长度，值固定为0。只在RSTP和MSTP的BPDU中出现，STP的BPDU没有此字段。
Version 3 Length	2字节	Version3 BPDU的长度，只在MSTP的BPDU中出现。
MST Config ID Format Selector	1字节	固定为0。
MST Config Name	32字节	“域名”，字符串格式。
MST Config reversion	2字节	非负整数。
MST Config Digest	16字节	利用HMAC-MD5算法将域中VLAN和实例的映射关系加密成16字节的摘要。
CIST Internal Root Path Cost	4字节	CIST内部路径开销，指从本端口到IST Master交换机的累计路径开销，只在MSTP的BPDU中出现。CIST内部路径开销根据链路带宽计算。
CIST Bridge Identifier	8字节	CIST的指定交换机ID，只在MSTP的BPDU中出现。
CIST Remaining Hops	1字节	BPDU报文在CIST中的剩余跳数，只在MSTP的BPDU中出现。
MSTI Configuration Messages (may be absent)	n×16字节	MSTI配置信息，只在MSTP的BPDU中出现。每个MSTI的配置信息占16 bytes，如果有n个MSTI就占用n×16bytes。单个MSTI Configuration Messages的字段说明如下： MSTI Flags：MSTI标志。 MSTI Regional Root Identifier：MSTI域根交换机ID。 MSTI Internal Root Path Cost：MSTI内部路径开销指从本端口到MSTI域根交换机的累计路径开销。MSTI内部路径开销根据链路带宽计算。 MSTI Bridge Priority：本交换机在MSTI中的指定交换机的优先级。 MSTI Port Priority：本交换机在MSTI中的指定端口的优先级。 MSTI Remaining Hops：BPDU报文在MSTI中的剩余跳数。
FCS	4字节	帧校验序列FCS（Frame Check Sequence）是为接收网卡提供判断是否传输错误的一种方法，如果发现错误，丢弃此帧。 FCS只是通用叫法，具体的FCS还可以细分多种校验方法。在以太帧中，FCS通常采用循环冗余码校验CRC（Cyclical Redundancy Check）。