BPDU协议分析－sniffer应用系列

　　2.1　BPDU协议概述

　　现代交换网络环境中，为了防止发生交换环路引起广播风暴等问题，常采用STP（Spanning Tree Prtocol，生成树协议）技术。STP利用BPDU（Bridge Protocol Data Unit，网桥协议数据单元）中三个字段：路径开销、网桥ID、端口优先级/端口ID来确定到根桥的最佳路径顺序，从而决定一个生成树实例。

　　2.2　BPDU包结构

　　BPDU协议的包结构如下图所示：

　　图1　 BPDU包结构

　　首先是以太网帧头，包括DLC头部、LLC头部，接下来是BPDU字段，最后是为了补齐60字节边界用的DLC填充（Padding）8字节（注意，BPDU帧也经常被封装在802.1Q头部后）。

　　其中的BPDU协议包结构如图2所示。

　　图2　 BPDU包格式

　　2.3　BPDU协议sniffer分析

　　2.3.1　BPDU协议sniffer分析

　　图3是sniffer捕获到到的Catalyst WS-C2924-XL输出BPDU包头部。

　　图3　 BPDU帧格式

　　在图中，应该注意到以下一些重要信息：

　　●BPDU采用的是多播目标MAC地址：01-80-c2-00-00-00（Bridge_group_addr：网桥组多播地址）

　　●DLC后面所跟的802.3帧的总长度为38字节，是指除了DLC头、尾之外的所有内容的长度

　　接下来是BPDU头部，如图4所示：

　　图4　 BPDU头部

　　其中：应该注意到以下一些重要信息：

　　●协议标识符和协议版本都是固定的0。

　　●BPDU类型表明是一个配置BPDU

　　●BPDU标志字段表明这既不是一个拓扑变更帧也不是一个拓扑变更确认帧

　　随后是根网桥标识，其中：

　　●优先级是0x8000，即10进制的32768（默认值）

　　●MAC基地址：00:04:28:d2:09:00

　　随后是根网桥代价：0（表示本交换机就是根网桥）

　　随后是发送网桥ID，其中：

　　●优先级是0x8000，即10进制的32768（默认值）

　　●MAC基地址：00:04:28:d2:09:00

　　●端口：发送此BPDU的交换机端口

　　最后是一些定时器的值：

　　●消息年龄：当前为0

　　●消息寿命：20秒（默认值）

　　●根hello时间：2秒（发送BPDU的时间间隔）

　　●转发延迟：15秒（交换机端口处于侦听、学习状态的时间）

　　2.3.2　利用sniffer捕获广播风暴

　　正常情况下在一个中、小型交换网络中，一般会几秒钟产生1个广播包。但是，当环路产生时，几秒内产生数万个包（峰值可达到8万多次广播/秒），我们将其称为广播风暴。

　　下面，我们模拟一次广播风暴（请不要在生产网络进行这样的试验）！

　　如图5所示，首先我们在交换机上配置命令no spanning-tree vlan 1关闭VLAN 1的生成树协议的运行，之后用命令检查、确认生成树协议被关闭。

　　图5　 关闭生成树协议

　　然后，我们利用交叉线序的双绞线将交换机的fastethernet 0/1和fastethernet 0/2端口短接。几乎是同时，sniffer产生大量的报警（如果定制了声音报警，将听到连续不断的警报声）！图6显示了在sniffer的警报日志中产生的大量广播风暴的告警。（在图5中的黄色部分则显示了交换机的端口Fastethernet 0/7地址学习平均1分钟翻动（flapping）了519次！）

　　图6　 广播风暴警报日志

　　我们也可以利用sniffer监控菜单下的历史样本观察到广播风暴。首先需要定义监控过滤器，选择地址类型为硬件、地址为广播（FF-FF-FF-FF-FF-FF）到任意地址，如图7所示。

　　图7　 定义监控过滤器

　　之后，选择监控菜单下的设置历史样本，右击广播/秒（Broadcasts/s），开始取样。如图8所示。

　　这样，当广播风暴产生时，我们可以观察到异常的广播包峰值，如图9所示。