实验四、生成树协议 STP的应用实验
【相关知识】
1．生成树协议 STP简介
在局域网中，为了提高网络连接可靠性，经常提供冗余链路。所谓冗余链路就像公路、铁路一
样，条条道路通北京，这条不通走那条。例如在大型企业网中，多半在核心层配置备份交换机（网
桥），则与汇聚层交换机形成环路，这样做使得企业网具备了冗余链路的安全优势。但原先的交换机
并不知道如何处理环路，而是将转发的数据帧在环路里循环转发，使得网络中出现广播风暴，最终
导致网络瘫痪。
为了解决冗余链路引起的问题， IEEE802 通过了 IEEE 802.1d协议， 即生成树协议 （Spanning Tree
Protocol，STP）。IEEE 802.1d协议通过在交换机上运行一套复杂的算法，使冗余端口置于“阻塞状 ，从而使网络中的计算机通信时只有一条链路生效，而当这个链路出现故障时，STP 将会重新计 态”
算出网络的最优链路，将“阻塞状态”的端口重新打开，从而确保网络连接的稳定可靠。
生成树协议和其它协议一样，是随着网络的不断发展而不断更新换代的。在生成树协议发展的
过程中，老的缺陷不断被克服，新的特性不断被开发出来。按照功能特点的改进情况，习惯上生成
树协议的发展过程被分为三代：
第一代生成树协议：STP/RSTP
第二代生成树协议：PVST/PVST+
第三代生成树协议：MISTP/MSTP
2．IEEE 801.1D生成树协议简介
生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）最初是由美国数字设备公司（DEC）开发的，后经
IEEE 修改并最终制定了 IEEE 802.1d标准。
STP 协议的主要思想是当网络中存在备份链路时，只允许主链路激活，如果主链路失效，备份 链路才会被打开。大家知道，自然界中生长的树是不会出现环路的，如果网络也能够像树一样生长 就不会出现环路。STP 协议的本质就是利用图论中的生成树算法，对网络的物理结构不加改变，而 在逻辑上切断环路，封闭某个网桥，提取连通图，形成一个生成树，以解决环路所造成的严重后果。
为了理解生成树协议，必先了解以下概念：
（1）桥协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit，BPDU）：交换机通过交换 BPDU来获得建立
最佳树型拓扑结构所需的信息。生成树协议运行时， 交换机使用共同的组播地址
“01-80-C2-00-00-00”来发送 BPDU；
（2）每个交换机有唯一的桥标识符（Brideg ID），由桥优先级和 MAC 地址组成；
（3）每个交换机的端口有唯一的端口标识符（Port ID），由端口优先级和端口号组成；
（4）对生成树的配置时，对每个交换机配置一个相对的优先级，对每个交换机的每个端口也配
置一个相对的优先级，该值越小优先级越高；
（5）具有最高优先级的交换机被称为根桥（Root Bridge），如果所有设备都具有相同的优先级，
则具有最低 MAC 地址的设备将成为根桥；
（6）网络中每个交换机端口都有一个根路径开销（Root Path Cost），根路径开销是某交换机到
根桥所经过的路径开销（与链路带宽有关）的总和；
（7）根端口是各个交换机通往根桥的根路径开销最低的端口，若有多个端口具有相同的根路径
开销，则端口标识符小的端口为根端口；
（8）在每个 LAN 中都有一个交换机被称为指定交换机（Designated Bridge），它是该 LAN 中与
根桥连接而且根路径开销最低的交换机；
（9）指定交换机和 LAN 连接的端口被称为指定端口（Designated Port）。如果指定桥中有两个
以上的端口连在这个 LAN 上，则具有最高优先级的端口被选为指定端口。根桥上的端口都可以成为
指定端口，交换机上除根端口之外的端口都可以成为指定端口；
（10） 根端口和指定端口进入转发 （Forwarding） 状态， 其它的冗余端口则处于阻塞 （Discarding） 状态。
3．STP配置的有关命令
（1）开启、关闭 STP 协议
锐捷交换机默认状态是关闭 STP 协议。
开启 STP 的命令为：Switch(config)# spanning-Tree
如果你要关闭 STP 协议，可以执行 no spanning-Tree 全局配置命令。
（2）配置交换机优先级
设置交换机的优先级关系着到底哪个交换机为整个网络的根交换机，同时也关系到整个网络的 拓扑结构。建议管理员把核心交换机的优先级设置的高些（数值小），这样有利于整个网络的稳定。
交换机优先级的默认值为 32768， 设置值16 个， 都为4096 的倍数， 包括： 0、 4096、 8192、 12288、 16384、20480、24576、28672、32768、36864、40960、45056、49152、53248、57344、61440；
配置交换机优先级使用如下命令：
Switch(config)# spanning-tree priority<0-61440>
如果要恢复默认值，执行 no spanning-tree priority全局配置命令。
（3）配置端口优先级
和交换机优先级一样，端口优先级的设置值也是16个，都为 16的倍数，分别为：0、16、32、 48、64、80、96、112、128、144、160、176、192、208、224 和240，默认值为 128。
配置交换机端口优先级使用如下命令：
Switch(config-if)# spanning-tree port-priority<0-240>
如果要恢复默认值，执行 no spanning-tree port-priority 接口配置命令。
（4）配置 BPDU的时间选项
命令格式如下，使用 no选项恢复默认设置：
spanning-tree {forward-time second s | hello-time seconds| max-age seconds }
no spanning-tree [forward-time | hello-time | max-age]
语法描述可参见表 4.1，注意 forward-time、hello-time 和 max-age三个值的范围是相关的，修改 了其中一个会影响到其他两个的值范围。这三个值之间有一个制约关系：
2×(Hello Time +1.0)≤Max-Age Time ≤2×(Forward-Delay–1.0)
不符合这个条件的值不会设置成功。本节实验不要求更改 BPDU的时间选项。
表 4.1BPDU的时间选项
forward-time second s 端口状态改变的时间间隔，默认15秒，取值4－30
hello-time seconds 交换机定时发送BPDU报文的时间间隔，默认2秒，取值1－10
max-age seconds BPDU报文消息生存的最长时间，默认20秒，取值6－40
（5）STP 信息显示和检测命令
本节实验中我们使用以下两个命令显示 STP 信息：
show spanning-tree ！显示交换机生成树状态
show spanning-tree interface ！显示交换机接口 STP 状态
4．IEEE 801.1W快速生成树协议
在介绍 RSTP 之前，我们首先说明一下在 STP 中存在的问题，这主要表现在收敛时间上。STP 协议解决了交换链路冗余问题，在拓扑发生改变时，新的 BPDU 要经过一定的时延才能传播到整个 网络，这个时延称为 Forward Delay，协议默认为 15 秒。在所有交换机收到这个变化的消息之前， 若旧拓扑结构中处于转发状态的端口还没有发现自己应当在新的拓扑中停止转发，则可能存在临时
环路。为此，生成树使用了一种定时器策略，即在端口由阻
塞状态到转发状态中间加上一个只学习 MAC 地址但不参 与转发的中间状态，两次状态切换的时间都是 Forward Delay ， 这样就可以保证拓扑变化的时候不会产生临时环路。 但是这个看似良好的解决方案却导致了至少两倍 Forward Delay 的收敛时间，造成了 STP 协议的最大缺陷。 如图 4.1 所示，在默认状态下，BPDU 的报文周期为 2 秒，最大保留时间为 20 秒，端口状态改变（由侦听到学习， 由学习到转发）的时间为 15 秒。当网络拓扑改变后，STP
要经过一定的时间（默认为 50秒）才能够稳定，网络稳定 是指所有端口或者进入转发状态或者进入阻塞状态。
50 秒的延迟对于早期网络或许不算什么，那时人们对网络的依赖性不强，但现在就不同了，早 期的 STP 协议已经不能适应网络的发展需要。于是，作为 IEEE802.1d 标准的补充，IEEE802.1w 协 议问世了。
IEEE802.1w 在 IEEE802.1d 的基础上做了三点重要改进， 使得收敛速度快得多 （最快 1秒以内）， 因此 IEEE802.1w 又称为快速生成树协议（Rapid Spanning Tree Protocol ，RSTP ）。RSTP 的主要改 进为：
（1）为根端口和指定端口设置了快速切换用的替换端口（Alternate Port ）和备份端口（Backup Port ）两种角色，当根端口/指定端口失效的情况下，替换端口/备份端口就会无时延的进入转发状态， 而无须等待两倍 Forward Delay 的时间；
（2）在只连接了两个交换端口的点对点链路中，指定端口只需与下游交换机进行一次握手就可 以无时延地进入转发状态；如果是连接了三台以上交换机的共享链路则需要等待两倍 Forward Delay 的时间；
（3）直接与终端计算机相连而不是连接其它交换机的端口可以被配置为边缘端口（Edge Port ）， 边缘端口可以直接进入转发状态而不需要任何时延。
5．RSTP 配置的有关命令
（1）开启 RSTP 协议
锐捷交换机默认状态是关闭 STP 协议，开启 STP 后的默认模式是 MSTP 。
本次实验中开启 RSTP 的配置为：
Switch (config)# spanning-Tree
Switch (config)# spanning-tree mode rstp
（2）配置路径开销
路径开销是以时间为单位的，在交换机生成树计算中，当根交换机确定后，其它交换机将各自 选择“最粗壮”的链路（路径开销总和最低）作为到根交换机的路径。表 4.2 列出了设备默认的路 径开销。
表 4.2 路径开销
带 宽
IEEE802.1d IEEE802.1w 10Mbps
100 2000000 100Mbps
19 200000 1000Mbps 4 20000
当端口路径开销为默认值时，交换机会根据端口速率计算出该端口的 Path cost 。从表 4.2 中我们 可以看出 802.1d 标准的取值范围为短整型（short ：1～65535），802.1w 的取值范围为长整型（long ： 1～200000000）。 管理员一定要统一好整个网络中 Path cost 的标准。 锐捷交换机默认模式采用长整型。
配置端口路径开销的计算方法，设置值为长整型（long ）或短整型（short ），配置命令为：Switch
阻塞
侦听 学习
转发
最大保留时间 发送延迟 发送延迟
时间 15秒 15秒 20秒 图4.1 生成树性能的三个计时器
(config)# spanning-tree path-cost method long/short
如果要恢复默认设置，可用 no spanning-tree path-cost method全局配置命令设置；
配置端口路径开销的命令为：Switch (config-if)# spanning-tree cost <1-200000000>，默认值为根 据端口的链路速率自动计算，速率高的开销小，如果管理员没有特别需要可不必更改它，因为这样 计算出的 Path cost 最科学。
RSTP 的交换机优先级、端口优先级、BPDU 的时间选项和检测命令与 STP 下的配置相同，由 于上面已经做了介绍，这里不复赘言。
附件 1 咸宁职业技术学院计算机科学系
实验报告
学号 _________ 学生姓名 _____ 实验时间____________________ 课程名称：网络设备与集成
辅导教师：尹光辉
【实验名称】生成树协议 STP的应用实验
【实验任务】
任务1：生成树协议STP的应用实验
任务2：快速生成树协议RSTP的应用实验
实验任务 1：生成树协议 STP的应用实验
【实验目的】
掌握交换机 STP 的配置方法，理解 STP 协议的原理及其在冗余链路中的工作过程。
【实验设备和连接】
实验设备和连接图如图 1 所示，选择两台 S2126G（或 S3550）交换机分别连接 1 台 PC，交换 机间建立双链路连接。
图1生成树STP的应用实验
【实验分组】
每四名同学为一组，其中每两人一小组，每小组各自独立完成实验。
【实验内容】
步骤 1：按照网络连接图完成设备连接，为防止实验过程中由于冗余链路可能导致的广播风暴 的影响，可以在完成设备 STP 配置之后连接交换机的冗余链路；
步骤 2：在每台交换机上启动生成树协议，例如在 SwitchA上进行配置：
SwitchA# configure terminal
SwitchA(config)# spanning-tree ! 开启生成树协议
SwitchA(config)# spanning-tree mode stp ! 设置生成树为 STP（802.1D）
SwitchA(config)# end
实验室所采用的锐捷交换机在启动生成树协议后，默认使用 MSTP，因此需要改变模式为 STP。 完成 SwitchA的配置后，在 SwitchB 上也做相同设置；
步骤 3：配置 SwitchA为根交换机：
当使用默认配置时，SwitchA和 SwitchB 的交换机优先级为 32768，两者中 MAC 地址小的将成 为根交换机。我们可以通过更改交换机优先级来指定其中的一台为根交换机。
SwitchA(config)# spanning-tree priority4096 ！设置 SwitchA的优先级为 4096
完成配置后可以使用 show spanning-tree和 show spanning-tree interface验证，请参考下面的例子 按照要求执行操作并回答问题。
SwitchA# show spanning-tree ！显示交换机的生成树模式及相关状态
stpV ersion: STP ！STP 的版本为 STP
SysStpStatus: Enabled ！STP 系统状态为启动（打开）
BaseNumPort: 24 ！基本端口数为 24
Maxage: 20 ！BPDU生存的最长时间
HelloTime: 2 ！BPDU报文的时间间隔
ForwardDelay: 15 ！端口状态改变的时间间隔
BridgeMaxAge: 20
BridgeHelloTime: 2
BridgeForwardDelay: 15
MaxHops: 20 ！最大中继跳数
TxHoldCount: 3
PathCostMethod: Long ！路径开销方式
BPDUGuaed: Disabled ！BPDU保护未启动
BPDUFilter: Disabled ！BPDU过滤未启动
BridgeAddr : 00d0.f8c0.2225 ！桥 MAC 地址
Priority: 4096 ！优先级为 4096
TimeSinceTopologyChange: 0d:0h:3m:9s ！拓扑改变的时间
TopologyChanges: 19
DesignateRoot: 100000D0F8C02225 ！指定根
RootCost: 0 ！根开销
RootPort: 0 ！根端口
（1）比较根交换机上 DesignateRoot 与 BridgeAddr、Priority，说明它们之间的关系。
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SwitchB# show spanning-tree interface fastEthernet 0/1 ! 显示 Fa0/1 接口 STP 状态
PortAdiminPortfast: Disabled
PortOperPortfast: Disabled
PortAdiminLinkType: auto
PortOperLinkType: point-to-point
PortBPDUGuaed: Disabled:
PortBPDUFilter: Disabled
PortState: forwarding ！Fa0/1 接口状态为转发
PortPriority: 128 ！端口优先级为 128
PortDesignateRoot: 100000D0F8C02225 ！端口指定根
PortDesignatedCost: 0
PortDesignatedBridge : 100000D0F8C02225 !
PortDesignatedPort: 8001 ！指定端口为 8001
PortForwardingTransitions: 2
PortAdiminPathCost: 0
PortOperPathCost: 200000
PortRole: rootPort ! 端口角色为根端口
（2）在 SwitchA和 SwitchB 上分别执行 show spanning-tree，分析显示结果，填写表 1。
表 1 SwitchA和 SwitchB的 STP对比
参数 SwitchA SwitchB
Priority
BridgeAddr
Brideg ID
DesignateRoot
（3） 在 SwitchA和 SwitchB 上分别执行 show spanning-tree interface命令检查 F0/1 和 F0/2 接口， 分析显示结果，填写表 2。
表 2 SwitchA和 SwitchB的接口STP对比
设备 SwitchA SwitchB
接口 F0/1 F0/2 F0/1 F0/2
PortRole
PortState
步骤 4：配置 PC1 和 PC2 的 IP 地址，验证网络拓扑发生变化时，ping 的丢失包的情况：
用 ping命令从 PC1 连续探测 PC2，命令如下：
C:\ping 172.16.10.200 –t ! 连续探测 PC2,显示结果如下：
Reply from 172.16.10. 200 bytes=32 times<10ms TTL=64
Reply from 172.16.10. 200 bytes=32 times<10ms TTL=64
Reply from 172.16.10. 200 bytes=32 times<10ms TTL=64
Reply from 172.16.10. 200 bytes=32 times<10ms TTL=64
Reply from 172.16.10. 200 bytes=32 times<10ms TTL=64
……
可以正常 ping通。
然后，断开交换机的 F0/1与 F0/1 连接，观察 ping 的执行情况，可以发现会丢失若干个包，显 示 Request timed out，一段时间后，系统自动恢复连通。理解 STP 协议的工作原理并回答下面问题： （1）实验中，在拓扑改变过程中，出现了多少个丢包？以 ping 命令默认 2 秒超时计算，实验 中交换机 F0/2 端口由 discarding（阻塞）状态转为 forwarding（转发）状态，存在多长时间的延迟？
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（2）用 show spanning-tree interface查看交换机 F0/2 端口，有什么变化？
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实验任务 2：快速生成树协议 RSTP的应用实验
【实验目的】
掌握交换机 RSTP 的配置方法，理解 RSTP 协议的特点和相关概念。
【实验设备和连接】
实验设备和连接图如图 2 所示，S3550交换机间建立双链路连接，两台 S2126G交换机分别连接 两台 S3550 交换机并各与1 台 PC 相连。
图2 快速生成树RSTP的应用实验
【实验分组】
每四名同学为一组，共同完成实验。
【实验内容】
步骤 1：按照网络连接图完成设备连接，为防止实验过程中由于冗余链路可能导致的广播风暴 的影响，可以在完成设备生成树协议配置之后再连接交换机间的冗余链路；
步骤 2：在每台交换机上启动生成树协议，例如在 S3550A上进行配置：
S3550A# configure terminal
S3550A (config)# spanning-tree ! 开启生成树协议
S3550A(config)# spanning-tree mode rstp ! 设置生成树为 RSTP（802.1W）
S3550A(config)# end
完成 SwitchA的配置后，在 S3550B、S2126A和 S2126B 上也做相同设置；
步骤 3：配置 S3550A为根交换机：
S3550A(config)# spanning-tree priority0 ！设置 SwitchA的优先级为 0
步骤 4：配置 S3550A和 S3550B 间的 F0/2 连接为主链路：
默认的端口优先级均为 128， 由于 S3550A和 S3550B 间的 F0/1-F0/1、 F0/2-F0/2 的路径开销相同，
因此 F0/1 链路将成为主链路 （端口号较小）。 如果要做出更改就必须更改端口优先级， 可以在 S3550A 和 S3550B 上作出如下配置：
S3550A(config)# interface fastEthernet 0/2
S3550A(config-if)# spanning-tree port-priority0 ！设置 F0/2 的端口优先级为 0
步骤 5：配置 S3550A和 S2126A间的端口速率为10Mbps：
本次实验使用的交换机设备端口为快速以太口，指定S3550A为根交换机后，如果指定 S3550A 和 S2126A间的端口速率为 10Mbps，S2126A通过 F0/2 经 S3550B 的根路径开销将小于通过 F0/1直 连的路径开销，生成树的结构将因此而发生改变。我们这样做的目的也在于大家更好地理解生成树 在网络中的建立过程。
在 Fastethernet 端口上设置速率的命令为：speed {10 | 100 | auto }，默认选项为auto。
指定该链路速率为 10Mbps，可以在 S3550A或 S2126A上来做，以 S2126A为例：
S2126A(config)# interface fastEthernet 0/1
S2126A(config-if)# speed10
步骤 6：完成配置后分别在四台交换机上使用 show spanning-tree和 show spanning-tree interface 验证配置，分析检测结果并回答下列问题。
（1）写出 S3550A、S3550B、S2126A和 S2126B的桥标识符（Brideg ID） ，假若 S3550A宕机， 请判断哪一台设备将成为根交换机，为什么？
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（2）根据检测结果填写表 3。
表 3 SwitchA和 SwitchB的接口STP对比
设备 S3550A S2126A
接口 F0/1 F0/2 F0/3 F0/4 F0/1 F0/2
PortRole
PortState
设备 S3550B S2126B
接口 F0/1 F0/2 F0/3 F0/4 F0/1 F0/2
PortRole
PortState
（3）根据表 3的结果，在下图虚线上绘制生成树，并标出各个端口的类型（用 RP 表示根端口、 DP 表示指定端口、AP 表示替换端口、BP 表示备份端口）。
（4）配置 PC1 和 PC2 的 IP 地址，验证网络拓扑发生变化时，ping的丢失包的情况，对比上节 实验有何差别？
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STP/RSTP 协议理解 拟制 Prepared by 沈岭 Date 日期 2004-11-03 评审人 Reviewed by Date 日期 yyyy-mm-dd 批准 Approved by Date 日期 yyyy-mm-dd 华为三康技术有限公司 Huawei-3Com Technologies Co., Ltd. 版权所有 侵权必究 All rights reserved
修订记录Revision Record
目录 1 S TP 生成树协议 (7) 1.1STP的主要作用 (7) 1.2STP的基本原理： (7) 1.3STP端口的角色和状态 (8) 1.4端口状态： (9) 1.5STP算法 (9) 1.5.1问题1 (12) 1.5.2问题2 (13) 1.6STP的计时器： (13) 1.7STP拓扑结构改变 (14) 1.8问题讨论 (16) 1.8.1问题3的答案： (16) 1.8.2附加题： (16) 2 RSTP 快速生成树协议 (19) 2.1RSTP的改进 (19) 2.2P/A协商 (22) 2.3拓扑结构变化 (23) 2.3.1问题1： (24) 2.3.2问题2： (25) 2.3.3问题3 (25) 2.3.4问题4： (25) 2.3.5附加题 (26) 2.4RSTP新增特性 (26) 2.4.1BPDU Guard (26) 2.4.2Root Guard (27)
2.4.3Root Primary/Secondary (27) 2.4.4Loop Guard (27) 2.4.5STP Mcheck (28) 2.4.6STP TC-protection (28) 推荐资料： (29) 参考资料： (29)
STP 为什么会有stp 为了保证可靠，设计了一种环网拓扑，又因为交换机的工作原理，会出现环路问题，为了解决环路，才有了stp生成树 1 mac地址表震荡 2 广播风暴 作用：在保证可靠的基础上，解决环路问题 原理：阻塞端口（预备端口）通过选举阻塞端口，来防止环路 1 根桥（根交换机）： 1 比较每台交换机上的网桥id （优先级+mac地址）越小越优先 默认优先级 32768 修改优先级修改的时候要改成4096的倍数 交换机上有默认的stp版本为mstp （多实例生成树）stp （生成树）rstp (快速生成树) [系统]stp mode stp 修改stp的模式 Stp priority 4096 修改优先级 2 根端口：非根交换机到达根交换机的最优端口 比较规则 1 路径开销值 2 对端网桥id 3 对端对口id 4 本端端口id （hub） 3 指定端口：每条链路上到达根交换机最优端口根交换机上所有端口都是指定端口 比较规则 1 路径开销 2 本端网桥id
3 本端端口id （端口优先级和端口编号）端口优先级默认是128 4 剩下的端口就叫做阻塞端口 Stp中的报文交互 BPDU 桥协议数据单元 两种bpdu 1 配置bpdu 作用：用于角色（端口）选举 维护网络拓扑 2秒1次最多20秒20 秒没有根的回应，则认为根down掉 2 tcn bpdu 拓扑变化bpdu 作用：当拓扑发生变化时，会发tcn bpdu Bpdu 字段 1 bpdu flsges标识字段 Tca 位拓扑变化确认位 Tc 位拓扑变化位 发生变化时置1 2 root identifier 根网桥id 3 root path cost 到达根的开销值 4 bridge id 本交换机的网桥id 5 port id 端口id 0x8001 前面的80 代表优先级128 ， 01代表端口号 6 message age 消息寿命每经过一台交换机message age +1 7 max age 最大寿命 20 秒 8 hello time 2秒 9 forward delay 转发延迟 15秒 端口的状态变化 1 disable 开启stp时特点：不进行stp计算 2 blocking 阻塞端口直接进入blocking 状态 3 listening 非阻塞端口才进入侦听状态特点：加速mac地址表老化 中间有15秒的间隔时间，目的是为了加速mac地址表老化，mac地址表老化时间300秒 4 learning 学习状态 中间有相隔15秒的时间，加速mac地址表的学习 5 forwarding 转发状态
Stp协议 STP（Spanning Tree Protocol）是生成树协议的英文缩写，是OSI网络互联模型中的第二层（Date Link Layer）中的协议。 STP是基于什么需要所开发的协议： 一个优秀的网络工程师，冗余的思想是尤为重要的，因此在做某些网络互联的项目时，会使用多个交换机Switch进行保障通信，避免单点故障。可是如果几个交换机同时作用时，难免会发生一些问题：1，广播风暴。一个PC或者Host Server 发送一个广播broadcast，从而使形成环路的交换机不停的泛洪（由于交换机是二层设备，没有网络层封装帧的TTL数，所以这种广播风暴更为严重），直到网络堵塞。2，帧的多重复制。由于多台Switch转发数据，可以使目标路由器接收到几个相同的帧，这在三层路由的一些协议中，会出现故障。3，MAC地址表不稳定。由于交换机中MAC表中，一个端口可对应多个MAC地址，而一个MAC无法对应多个端口。然而在多个Switch同时作用环路时，难免会造成MAC 表学习重复，使MAC地址对应的端口不断被覆盖，造成MAC地址表不稳定。 基于以上问题，开发出来了STP生成树协议，该协议可应用于环路网络，通过一定的算法实现路径冗余，同时将环路网络修剪成无环路的树型网络，从而避免报文在环路网络中的增生和无限循环。 生成树协议STP/RSTP 一. 技术原理： STP的基本思想就是生成“一棵树”，树的根是一个称为根桥的交换机，根据设置不同，不同的交换机会被选为根桥，但任意时刻只能有一个根桥。由根桥开始，逐级形成一棵树，根桥定时发送配置报文，非根桥接收配置报文并转发，如果某台交换机能够从两个以上的端口接收到配置报文，则说明从该交换机到根有不止一条路径，便构成了循环回路，此时交换机根据端口的配置选出一个端口并把其他的端口阻塞，消除循环。当某个端口长时间不能接收到配置报文的时候，交换机认为端口的配置超时，网络拓扑可能已经改变，此时重新计算网络拓扑，重新生成一棵树。 总之，其目的就是在不影响冗余的情况下，避免交换机环路的出现。
详解生成树协议STP/RSTP 生成树协议是一种二层管理协议，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。 生成树协议和其他协议一样，是随着网络的不断发展而不断更新换代的。“生成树协议”是一个广义的概念，并不是特指IEEE 802.1D中定义的STP协议，而是包括STP以及各种在STP基础上经过改进了的生成树协议。 STP/RSTP 在网络发展初期，透明网桥的运用。它比只会放大和广播信号的集线器聪明得多。它的学习能力是把发向它的数据帧的源MAC地址和端口号记录下来，下次碰到这个目的MAC地址的报文就只从记录中的端口号发送出去，除非目的MAC地址没有记录在案或者目的MAC地址本身就是多播地址才会向所有端口发送。通过透明网桥，不同的局域网之间可以实现互通，网络可操作的范围得以扩大，而且由于透明网桥具备MAC地址学习功能而不会像Hub那样造成网络报文冲撞泛滥。 透明网桥也有它的缺陷，它的缺陷就在于它的透明传输。透明网桥并不能像路由器那样知道报文可以经过多少次转发，一旦网络存在环路就会造成报文在环路内不断循环和增生，出现广播风暴。 为了解决这一问题，后来提出了生成树协议。 STP协议中定义了根桥（RootBridge）、根端口（RootPort）、指定端口（DesignatedPort）、路径开销（PathCost）等概念，目的就在于通过构造一棵自然树的方法达到裁剪冗余环路的目的，同时实现链路备份和路径最优化。用于构造这棵树的算法称为生成树算法SPA（Spanning TreeAlgorithm）。 要实现这些功能，网桥之间必须要进行一些信息的交流，这些信息交流单元就称为配置消息BPDU（BridgeProtocol Data Unit）。STP BPDU是一种二层报文，目的MAC是多播地址01-80-C2-00-00-00，所有支持STP协议的网桥都会接收并处理收到的BPDU报文。该报文的数据区里携带了用于生成树计算的所有有用信息。 生成树协议的工作过程： 首先进行根桥的选举。选举的依据是网桥优先级和网桥MAC地址组合成的桥ID（Bridge ID），桥ID最小的网桥将成为网络中的根桥。在网桥优先级都一样（默认优先级是32768）的情况下，MAC地址最小的网桥成为根桥。 接下来，确定根端口，根据与根桥连接路径开销最少的端口为根端口，路径开销等于‘1000’除于‘传输介质的速率’假设中SW1和跟桥之间
1选取根网桥（rootbridge）---------------只选取一个根交换机1)比较交换机的BridgeID（16位优先级+48位MAC），取ID小的。 优先级可配，如果优先级相同（默认是32768），则比较MAC。 2选取根接口（rootport）-----------------每个非根交换机上选 取一个根接口 1）先比较到达根网桥所经过的所有交换机的出接口的cost值的总和。取cost总和值小的为根接口。 2）当cost总和相同时，则比较对端交换机的BridgeID,取值小的为根接口 3）当BridgeID也相同时，则比较对端PortiD，去小的为根接口。 3选取指定接口（DesignatedPort）--------------每条链路上选取一个指定端口 1）根网桥上的接口都是指定接口。 2）比较该链路两端的交换机到达根网桥所经过的所有交换机的出 接口的cost值的总和。取小的为指定端口。 3）如果cost值的总和相同，则比较该条链路两端的交换机BridgeID，取BridgeID小的上面的端口为指定端口。 4）如果链路两端交换机BridgeID也是相同，则比较对端接口的PortID（由接口优先级和接口号构成，默认优先级128），取小的为 指定接口。 4将其它非根、非指定接口至为替补接口（AlternatePort）。即阻塞。
[SW3]stppriority4096 //修改交换机的优先级 修改接口的代价值// [SW3-Ethernet0/0/3]stpcost4096 [SW3]displaystp //查看详细的stp信息 信息stp查看简单的// displaystpbrief [SW3]
项目五：生成树协议STP配置 1、实验目的 理解快速生成树协议RSTP的配置及原理。 2、背景描述 某学校为了开展计算机教学和网络办公，建立了一个计算机教师和一个校办公区，这两处的计算机网络通过两台交换机互连组成内部校园网，为了提高网络的可靠性，网络管理员用2条链路将交换机互连，现要在交换机上做适当配制，使网络避免环路。 本实验以2台S2690交换机为例，2台交换机分别命名为SwitchA，SwitchB。PC1与PC2在同一个网段，假设IP地址分别为192.168.0.137，192.168.0.136，网络掩码为255.255.255.0。 3、实验功能 使用网络在有冗余链路的情况下避免环路的产生，避免广播风暴等。 4、实验拓扑 5、实验设备 S2126G（2台），PC机（2台），直通线（4条）。 6、实验步骤 步骤1：交换机SwitchA的基本配置。 Switch#configure terminal ！进入交换机全局配置模式 Switch(config)#vlan 10 ！创建VLAN 10 Switch(config-vlan)#name sales ！将其命名为sales Switch(config-vlan)#exit switch(config)#interface fastethernet 0/5 ！进入接口配置模式 switch(config-if)#switchport access vlan 10 ！将fastethernet 0/5端口加入VLAN 10中switch(config-if)#exit switch(config)#interface range fastethernet 0/1-2 ！进入接口0/1和0/2 switch(config-if-range)#switchport mode trunk ！配置为trunk 步骤2：交换机B上的基本配置 Switch#configure terminal ！进入交换机全局配置模式 Switch(config)#vlan 10 ！创建VLAN 10 Switch(config-vlan)#name sales ！将其命名为sales
STP生成树的工作原理 一、STP生成树的工作原理 STP的基本原理可以归纳为三步，选择根网桥RB、选择根端口RP、选择指定端口DP。然后把根端口、指定端口设为转发状态，其它接口设为阻塞状态，这样一个逻辑上无环路的网络拓扑就形成了。 1.选择根网桥 选择根网桥的依据是网桥ID,由优先级和MAC地址组成，先看优先级，优先级相同时再看MAC地址，值越小越优先选择。根网桥的选择过程与政治选举类似。 2.选择根端口 每一个非根网桥将从其接口选出一个到根网桥管理成本（ad ministrative cost）最低的接口作为根端口，选择的依据是 (1)自身到达根网桥的根路径成本最低的接口。 根路径成本的计算是，接口收到BPDU中所包含的成本与接口的成本的累加。 (2)直连网桥ID最小 (3)端口ID最小 3.选择指定端口
当一个网段中有多个网桥时，这些网桥会将他们到根网桥的管理成本都通告出去，其中具有最低管理成本的网桥将作为指定（designated）网桥。指定网桥中发送最低管理成本的BPDU的接口是该网段中的指定端口。在每段链路上，选择一个指定端口，选择的依据是： (1)发送最低根路径成本的BPDU的接口 (2)所在网桥ID最小 (3)端口ID最小 总结： 选举根端口，比较接收的BPDU 选举指定端口，比较发送的BPDU 二、STP拓扑稳定后，所以工作中的交换机接口都将处于转发或阻塞状态，生成树的工作过程如下： (1)根交换机创建成本为0的Hello BPDU，并向其所有接口转发出去
(2)邻接的非根网桥将接收的hello数据包中的成本加上接收端口的成本后，从指定端口转发出去。 (3)每经过一个hello时间周期根网桥重复步骤(1)，非根网桥重复步骤(2)，直到网络拓扑发生变化。 总结一下： STP拓扑稳定后，根网桥通过每2s的hello时间创建和发送helloBPDU,非根网桥通过根端口接收BPDU,并且从从指定端口转发改变后的BPDU。各交换机通过接收到得的BP DU 消息，来保持各端口状态的有效，直到拓扑发生变化。 三、网络对变化时生成树的状态
华为生成树协议STP分析过程与配置方法 一、学习目的： 1、掌握配置STP的方法 2、掌握修改网桥优先级影响根选举的方法 3、掌握修改端口优先级影响根端口与指定端口选举的方法 4、掌握配置RSTP的方法 5、掌握STP与RSTP的相互兼容问题 6、掌握配置MSTP实现不同vlan负载均衡的方法 7、掌握MSTP与STP的相互兼容问题 8、掌握生成树中的保护方法 二、重点命令 1、开启stp [plain]view plain copy 1.stp enable 2.stp mode stp 2、查看stp状态
[plain]view plain copy 1.dis stp 2.dis stp brief 3、指定stp主根和备根 [plain]view plain copy 1.stp root primary 2.stp root secondary 4、手工指定根桥优先级 [plain]view plain copy 1.stp priority 4096（4096的倍数） 5、指定RP [plain]view plain copy 1.int g0/0/10 2.stp port priority 16（16的倍数）
6、指定DP [plain]view plain copy 1.int g0/0/24 2.stp cost 2000000 7、开启rstp [plain]view plain copy 1.stp enable 2.stp mode rstp 8、配置mstp [plain]view plain copy 1.stp enable 2.stp mode mstp 3.stp region-configuration 4.region-name RG1 5.instance 1 vlan 1 to 10 6.instance 2 vlan 11 to 20 7.active region-configuration
【实验名称】：生成树协议STP配置(Boson Netsim模拟器只能实现部分功能) 【实验目的】： 掌握生成树STP协议的基本概念 掌握使用STP端口权值实现负载均衡 掌握配置STP路径值的负载均衡 【实验仪器及用品】：BOSON NETSIM模拟器 【实验内容】： 生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）是交换式以太网中的重要概念和技术，该协议的目的是在实现交换机之间的冗余连接的同时，避免网络环路的出现，实现网络的高可靠性。它通过在交换机之间传递桥接协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit，BPDU）来互相告知诸如交换机的桥ID、链路性质、根桥ID等信息，以确定根桥，决定哪些端口处于转发状态，哪些端口处于阻断状态，以免引起网络环路。 1．使用STP端口权值实现负载均衡 当同一台交换机的两个口形成环路时，STP端口权值用来决定哪个口是交换状态的，哪个口是阻断的。可以通过配置端口权值来决定两对Trunk各走哪些VLAN，有较高权值的端口（优先级数字较小的）Vlan将处于转发状态，同一个Vlan在另一个Trunk有较低的权值（优先级数字较大），则将处于阻断状态。同一个VLAN只在一个Trunk上发送接收。 基于端口权值的负载均衡示意图。假设有5个VLAN1-5，Trunk1将发送和接收VLAN1-2的数据，Trunk2将发送和接收VLAN3-5的数据。 STP端口权值的负载均衡 配置VTP 用端口f0/11做Trunk1，用端口f0/12做Trunk2 switch1#vlan database （进入VLAN配置子模式） switch1(vlan)#vtp server （设置本交换机为Server模式） switch1(vlan)#vtp domain vtpserver （设置域名）
生成树算法分为3个步骤 每个广播域选择根网桥（root brdgp）RB 每个非根网桥选择根端口（root port）RP 每个网段上选择指定端口（designatded port）DP 根网桥 交换机之间选择bip值最小的交换机作为网络中的根网桥 网桥ID＝网桥优先级+网桥的MAC 2字节6字节 默认32768 Stp 802.1D RSTP 802.1W MSTP 802.1S 回顾 1stp---------线路的单点故障 物理上加了一根备份的线路 可靠性增加的同时，形成环路 Stp—树状结构 --选出根网桥 RB 非根网桥上选择根端口RP 每个物理段上都选择一个指定端口DP 阻塞端口AP [sw]dis stp instance 1 brief //查看实例组1的信息 [sw]dis stp instance brief //查看所有实例组信息
[sw] 1问题：网络中线路有单点故障 解决方案：线路备份 新问题：物理环路---导致广播风暴 新的解决方案：逻辑阻塞掉一条路的路口stp 2 stp生成树协议 作用：物理线路备份 逻辑防止环路 3 生成树算法分三步 选择根网桥――树根 选择根端口――非根网桥上选 选择指定端口――每个物理段上都有一个指定定端口 4 选择树根――根网桥 选择网桥id值小的，作为根网桥 网桥id＝网桥优先级+网桥的mac 2字节6字节 默认32768 端口标识：端口标识小的作为根端口 端口优先级+端口号 默认128 5选择根端口------非根网桥上选择 到根网桥的路径开销成本小的 直连的网桥id小的 端口标识小的 6选择指定端口----物理网段上选择 根网桥下的所有端口都是指定端口
STP 生成树协议的功能：局域网中为了避免环路形成的广播风暴，需要阻塞冗余链路，消除环路，并且在主链路中断时，又可以将冗余链路自动切换为转发状态，恢复网络的连通性。 STP（spanning tree protocol，生成树协议）用于消除数据层物理环路的协议 通过在桥之间交换BPDU（bridge protocol data unit，桥协议数据单元），来保证设备完成生成树的计算过程。 小知识： 环路产生的原因：1.基于局域网的可靠性，为交换机之间提供冗余连接； 2.错误的网络配置导致环路产生； 根桥（root bridge）：整个生成树的根节点，有所有交换机中优先级最高的交换机担任。 桥ID：包含桥优先级和MAC地址（长度是8B），由于MAC 在网络中是唯一的，故：桥ID也是唯一的，先比较优先级在比较MAC地址；（优先级值和MAC值越小越优） 路径开销（path cost）：STP中每一条链路都有开销值，用于衡量桥与桥之间的优劣； 指定桥（designate bridge）：负责一个物理端上数据转发任务的桥，由物理端上优先级最高的桥担任。、 端口角色：
根端口（root port）：是指网桥距离根桥最近的端口。 根桥没有根端口，每一个非根桥有且只有一个根端口； 指定端口（designate port）：是指物理端上属于指定桥的端口。根桥是所有网桥中优先级最高的，它是其所连接 所有物理端上的指定桥，所以通常情况下根桥的所有端口 都是指定端口； 阻塞端口（alternate port）：既不是根端口又不是指定端口，剩下的就是阻塞端口，它是用来为根端口或指定端 口做备份。是网桥到达根桥的备份路径； 注：当拓扑发生变化时，节点重新计算，收敛成新的树型拓扑；STP使用BPDU（bridge protocol data unit，桥数据单元）来交互信息； 配置BPDU：用来进行生成树计算和维护生成树拓扑的报文； TCN BPDU：当拓扑结构发生变化时，用来通知相关设备网络拓扑发生变化的拓扑； 端口状态： Disabled：未启用STP功能的端口：不接收BPDU，不进行地址学习，不收发数据； Blocking：非指定端口或根端口：不接收BPDU，不进行地址学习，不收发数据； Listening:接收BPDU，不进行地址学习，不收发数据； Learning：接收BPDU，进行地址学习，不收发数据；
二层交换：生成树STP基本概念与实验 如果你把两台傻瓜式交换机之间连两根网线，那么这俩交换机就会出现环路从而产生广播风暴。 可能你会觉得好笑，但实际工作中，我却碰到了，一些不懂网络的装修包工头，就会这样做。===================================================== =============== 生成树就是为了让交换网络中防环而出现的。 生成树最原始的版本是802.1d，也就是STP（Spanning Tree Protocol）， 但这个版本的标准是所有VLAN共用一个生成树，所以也叫CST（Common Spanning Tree）思科在此基础上增强了一下，发布了PVST+（Per Vlan Spanning Tree） 802.1d的下一个版本是802.1w，也就是RSTP（Rapid STP），但还是共用生成树，搞不懂IEEE不长点记性。 于是思科又搞了一下，发布了PVRST+ IEEE又基于思科的MISTP的方案，发布了802.1s（MSTP），这个就屌爆了，之后再说为何这么屌，凡是大一点的交换网络都用MSTP。
===================================================== ================ STP的基础 要学习更高级的RSTP/MST，还是需要STP的基础，尽管现在已经很少用到STP。 STP的工作流程 1. 在整个交换网段里选择一台做根桥，这根桥就是整棵树的根部，所有其他交换机就选一条到这个根桥的最短路径，其余的路径阻塞掉。所有交换机中桥优先级最低的成为根桥。 2. 选择所有非根桥交换机的根端口，就是那条最短路径的接口。如果有超过1条等价路径，则选择对端指定端口优先级最低的本地端口（有点绕口，通过实验来说明） 3. 选择各网段的指定端口。这个网段其实就是指一根链接，其中一头一定是指定端口，另外一头可能是根端口，也可能是非指定端口。
Cisco基础：STP协议原理及配置 【内容摘要】一、stp概述stp（生成树协议）是一个二层管理协议。在一个扩展的局域网中参与stp的所有交换机之间通过交换桥协议数据单元bpdu（bridgeprotocoldataunit）来实现；为稳定的生成树拓扑结构选择一个根桥；为每个交换网段选择一台指定交换机；将冗余路径上的交换机置为blocking，来消除网络中的环路。ieee802.1d是最早关于stp的标准，它提供了网络的动态冗余切换机制。stp使您能…… ----------------------------------------------------------------------------- 一、stp概述 stp（生成树协议）是一个二层管理协议。在一个扩展的局域网中参与stp的所有交换机之间通过交换桥协议数据单元bpdu（bridge protocol data unit）来实现；为稳定的生成树拓扑结构选择一个根桥；为每个交换网段选择一台指定交换机；将冗余路径上的交换机置为blocking，来消除网络中的环路。 ieee 802.1d是最早关于stp的标准，它提供了网络的动态冗余切换机制。stp使您能在网络设计中部署备份线路，并且保证： * 在主线路正常工作时，备份线路是关闭的。 * 当主线路出现故障时自动使能备份线路，切换数据流。 rstp（rapid spanning tree protocol）是stp的扩展，其主要特点是增加了端口状态快速切换的机制，能够实现网络拓扑的快速转换。 1.1 设置stp模式 使用命令config spanning-tree mode可以设置stp模式为802.1d stp或者802.1w rstp. 1.2 配置stp 交换机中默认存在一个default stp域。多域stp是扩展的802.1d，它允许在同一台交换设备上同时存在多个stp域，各个stp域都按照802.1d运行，各域之间互不影响。它提供了一种能够更为灵活和稳定网络环境，基本实现在vlan中计算生成树。 1.2.1 创建或删除stp 利用命令create stpd和delete stpd可以创建或删除stp. 缺省的default stp域不能手工创建和删除。 1.2.2 使能或关闭stp 交换机中stp缺省状态是关闭的。利用命令config stpd可以使能或关闭stp. 1.2.3 使能或关闭指定stp的端口 交换机中所有端口默认都是参与stp计算的。使用命令config stpd port可以使能或关闭指定的stp端口。 1.2.4 配置stp的参数 运行某个指定stp的stp协议后，可以根据具体的网络结构调整该stp的一些参数。交换机中可以调整以下的stp协议参数： * bridge priority * hello time * forward delay * max age 另外每个端口上可以调整以下参数： * path cost * port priority
生成树协议（STP）是干嘛的？我告诉你是生成树的！没错，你听到这个答案瞬间懵逼了！ 实际工程中我们必须考虑的一个问题是链路和设备的冗余问题，就是下图sw1去sw2有两条路，如果我们只有一条路网络就存在风险，万一这唯一的一条路断掉怎么办？所以我们要做多条冗余链路，以确保网络的稳定和可靠！ 但是问题来了，冗余链路多了会产生环路，如下图。环路会造成网络二的广播风暴，单播帧复制和MAC地址表不稳定！ 哇！这么多问题咋解决呢！那就是今天的生成树协议帮我们解决环路问题，把环路去掉，生成树状的拓扑就可以了！所以啥是生成树，就是把环路去掉成为树状的策略就是生成树。 生成树类型有：STP、RSTP、MSTP，（思科的私有PVST） STP工作原理：（可以先把口诀记住） 1.选举一个根桥。
2.每个非根交换机选举一个根端口。 3.每个网段选举一个指定端口。 4.阻塞非根、非指定端口。 这些概念没基础的更是懵！！！说简单点就是这个环怎么变成树的！既然要去环变树，交换机之间要沟通，沟通就要数据报文交换信息，这个报文就是BPDU(Bridge Protocol Data Unit，网桥协议数据单元）报文，你就认为他是个传话的。注意这个传话的比较勤快，每2S发送一次报文。（又称hello时间）。 1.选举一个根桥。 第一步：先找一个树根，这个树根我们叫根交换机（由于历史遗留问题，交换机的前身是网桥），所以也叫根桥。 其实链路开启后，所有的交换机都认为自己是老大（根），咋办呢？肯定要比较比如谁的力气大，谁的个子高等。交换机比较啥呢，比较网桥的ID（bridge id）。桥ID由16位的桥优先级（Bridge Priority）和48位的MAC地址构成。在STP网络中，桥优先级是可以配置的，取值范围是0～65535，默认值为32768。优先级最高的设备（桥ID最小）会被选举为根桥。如果优先级相同，则会比较MAC地址，MAC地址越小则越优先。
1．选举根桥 拥有最小BID（bridge ID）的交换机将成为根桥（root bridge） SW1为根桥，SW2、SW3、SW4为非根桥 2．选举非根桥的根端口（RP） ①最低花费的端口成为根端口 端口开销： 10Gb/s 2 1Gb/s 4 100Mb/s 19 10Mb/s 100 SW2：G0/1到根桥的开销为4，F0/1到根桥的开销为19+19+19=57，所以G0/1为SW2的根端口 SW3：F0/2到根桥的开销为19，F0/1到根桥的开销为19+19+4=42，所以F0/2为SW3的根端口 SW4：F0/1到根桥的开销为19+19=38，F0/2到根桥的开销为19+4=23，所以F0/2为SW4的根端口 ②在花费相同的情况下，比较发送者的BID（BID小的为根端口） 换机SW4从端口F0/1和端口F0/2都能收到根交换机SW1的BPDU，两边的花费相同，都是38。接下来比较的就是发送者的BID。假设SW2的BID是32768+2222.2222.2222，SW3的BID是32768+3333.3333. 3333，SW2的BID小，则SW4的端口F0/2成为根端口。 ③在发送者BID相同的情况下，比较发送者的PID（Port ID小的为根端口）
SW1是根交换机，SW2的F1/1和F1/2到根交换机的花费相同，都是19，发送者的BID也相同（都是交换机SW1的BID）。接下来比较的是发送者的PID。PID=端口优先级+端口号，端口优先级占用一个字节，默认是128，端口号在同一个模块上是顺序增加的，起始端口号和交换机的型号以及该模块所在的插槽有关。 可以通过下面的命令更改交换机端口的优先级 比较SW1 F1/1和F1/2的PID，取小的为128.42，SW2上与PID128.42对应的端口为F1/2，所
STP STP (1) 1.为什么要有？ (4) 1.1.交换机工作原理 (4) 1.1.1.1、学习动作 (4) 1.1.2.2、泛洪 (4) 1.1.3.3、转发 (4) 1.1.4.4、丢弃 (4) 1.1.5.5、更新 (5) 1.2.单点故障 (5) 1.2.1.环型链路解决单点故障 (5) 2.用在哪儿？ (5) 2.1.二层协议 (5) 3.工作原理 (5) 3.1.在保证可靠提前下，解决环路问题 (5) 3.1.1.通过阻塞端口实现 (5) 3.2.如何找到阻塞端口？ (6) 3.2.1.树根通常情况让汇聚层或核心交换机做为树根 (6) 3.2.2.树干 (6) 3.2.3.树枝 (7) 3.3.STP消息 (7) 3.3.1.BPDU bridge protocol data unit (8) 4.缺点 (13) 4.1.收敛慢 (13) 4.1.1.端口状态和端口角色没有细分 (13) 4.1.2.依靠计时器判断拓扑变化 (13) 4.1.3. 网络稳定后，根桥主动发送配置BPDU，其他设备被动转发，发送到整个STP网络 (14) 4.2.不适用频繁变化的拓扑结构 (14) 5.三个版本 (14) 5.1.STP (14) 5.1.1.生成树协议 (14) 5.2.RSTP (15) 5.2.1.快速生成树协议 (15) 5.3.STP和RSTP互操作 (25)
5.3.1.网络中既有STP和RSTP时，RSTP收到STP报文后，会等待两个Hello timer 4S后，切换至STP模式 必须在接口使用切回检测命令才能够正常切回,如果stp设备没有，再运行会rst p interface g0/0/1 stp mcheck 如果在全局系统视图下stp mcheck就相当于所有的端口都会进行检测能否快速切回至rstp状态 (25) 5.4.MSTP (25) 5.4.1.多实例生成树（多棵RSTP树）多实例生成树 (25) 5.4.2.概念名词 (26) 5.4.3.增加的端口 (27) 5.4.4.报文 (27) 5.4.5.MST专有字段 (27) 概要(概念名词, 增加的端口, 报文, MST专有字段) (29) 6.分支主题 7 (29)
STP生成树测试案例 一．例题：把三台交换机成环形连接，为使它们能正常工作，需要使用生成树协议，让两PC可以正常ping通，并测试shutdown指定端口，计算出A端口改变为D端口过程中，丢失的数据包的个数。二．解析： 配置交换机一： sysname S3700-1 # stp mode stp stp instance 0 priority 4096 Stp enable 查看端口属于哪类端口： Display stp brief 交换机二，三与交换机以相似，只不过把第二步改为 stp priority 32768(目的：确保S3700-1为主交换机，即根桥)
老师给出的生成树配置案例的交换机配置： 经计算，备用端口在转变过程中，丢失了161-129+1=33个数据包。三．意义：stp是应用于局域网中的，消除数据链路层物理环路影响。通过在桥之间交换BPFU(Bridge Protocal Data Unit,桥协议数据单元)，来保证设备完成生成树的计算过程。 但是正如例题中所出现的情况，在转变的过程中，会有数据包的丢失；这是它所具备的缺点！ 四．生成树根端口选举原则 1.第一匹配原则：根路径开销值（root path cost）小的那个端口为根端口，如果第一梯次相同，则比对第二梯次； 2.第二梯次：在同一物理段中，桥优先级高的那个网桥为指定桥，连接指定桥的那个端口为根端口，如果以上相同则比对第三梯次；
3.第三梯次：在比较非根网桥上，端口优先级高的那个端口为根端口，那个网桥为根网桥。 五．指定端口选举原则 1.同根端口一样； 2.根交换机上的所有端口均为指定端口（D） 注意：只有根端口R和指定端口D才能进入转发状态forwding！
生成树协议（STP）原理 在许多交换机或交换机设备组成的网络环境中，通常都使用一些备份连接，以提高网络的健全性、稳定性。备份连接也叫备份链路、冗余链路等。 备份链路使网络存在环路,环路问题是备份链路所面临的最为严重的问题，环路问题将会导致: 广播风暴 多帧复制 MAC地址表的不稳定 在局域网通信中，为了能确保网络连接可靠性和稳定性，常常需要网络提供冗余链路。当一条通信信道遇到堵塞或者不畅通时，就启用备份链路。 为了解决冗余链路引起的问题，IEEE通过了IEEE 802.1d协议，即生成树协议 生成树协议的发展过程划分成三代。 第一代生成树协议：STP/RSTP 第二代生成树协议：PVST/PVST+ 第三代生成树协议：MISTP/MSTP 一、STP工作原理 术语： Bridge ID：每个交换机唯一的桥ID，由桥优先级和Mac地址组合而成（优先级+MAC地址）；Root path cost：交换机到根交换机的路径花费，以下简称根路径花费； Port ID：每个端口ID，由端口优先级和端口号组合而成； BPDU：交换机之间通过交换BPDU（Bridge Protocol Data Units，交换机协议数据单元）帧来获得建立最佳树形拓扑结构所需要的信息。 STP将一个环形网络生成无环拓朴的步骤： 选择根网桥（Root Bridge） 选择根端口（Root Ports） 选择指定端口（Designated Ports） 1、选择根网桥 网桥ID是唯一的，交换机之间选择BID值最小的交换机作为网络中的根网桥 选择根网桥的目的是为了给将生成的树形结构确定一个树根 2、选择根端口 在非根网桥上选择一个到根网桥最近的端口作为根端口 选择根端口的依据是： 根路径成本最低（是网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和）； 直连的网桥ID最小； 端口ID最小； 路径成本根据链路带宽的高低规定： 链路带宽（Mb/s）路径成本 10 100
使用STP ( Spanning Tree Protocol) 协议能使网络内部避免因形成环路而产生的广播风暴,
使网络能根据环境变化而作出自适应的调整, 以避免连接失败等故障, 从而增强网络的健 壮性. 在快速以太网交换机的软件功能模块中, STP协议模块是一个不可或缺的重要组成部分. STP算法是在桥接器(依据IEEE Std 802. 1D, 泛指工作在MAC 层的网络设备, 如交换机等) 连接的网络设备间配置一个动态拓扑结构. 数据包将只能通过桥接器设定的端口, 其他端口将被阻塞掉. 在任何时候, 桥接器都能使这些处于传输状态的端口在局域网内部保持最有效的连接. STP算法的内容是在局域网内部配置一个动态拓扑图, 即生成一个单一的生成树的拓扑结构, 该结构使局域网内部不同的子网间至多只保持一条通信链路, 从而避免数据环路的产生. 同时, STP算法还要定时监测拓扑结构, 如果原有的通信链路因意外中断, 该算法将自动重新配置生成树的拓扑结构, 将阻塞的链路中的一条激活, 维持子网间通信的畅通. 整个STP算法的内容包括: 配置动态拓扑结构、发布拓扑信息、重新配置拓扑结构、改变端口状态、发布拓扑改变的通知等. 2. 2STP算法及功能的实现 STP功能实现的具体步骤如下: A. 建立并维护一个网络动态拓扑结构. STP根据LAN 内各个网络设备的连接状况建立一个网络动态拓扑结构. 该结构建立后, 数据包只通过指定桥接器的指定端口进行传输, 其他的端口将被自动阻塞掉. 被阻塞的端口将不接收和转发一般的数据包, 但仍然可以接受和转发BPDU包, 属于拓扑结构之内. 建立一个稳定的拓扑结构将由个桥接器的标识符、每个桥接器各个端口所对应通路的路径值、每个桥接
Packet Tracer 5.0建构CCNA实验攻略(4)——STP生成树协议 STP的全称是spanning-tree protocol,STP协议是一个二层的链路管理协议，它在提供链路冗余的同时防止网络产生环路，与VLAN配合可以提供链路负载均衡。生成树协议现已经发展为多生成树协议和快速生成树协议(RSTP,Rapid Spanning Tree Protocol,IEEE802.1W)。 一、配置实例拓扑图 图一 两台Cisco 2960交换机使用两个千兆端口相连，默认情况下STP协议启用的。通过两台交换机之间传送BPDU协议数据单元，选出根交换机、根端口等，以便确定端口的转发状态。上图中标记为黄色的端口处于block状态。 二、STP基本配置命令 １、修改Brigde ID，重新选根网桥 switch(config)#spanning-tree vlan 1 priority 4096
图二 图三根网桥改变，交换机端口的状态也发生了变化（与图一比较） switch(config-if)spanning-tree vlan vlan-id port-priority 优先级值交换机端口优先级值修改命令,通过修改端口优先值也可以更改端口的转发状态。 ２、查看、检验STP（生成树协议）配置 switch#show spanning-tree switch#show spanning-tree active switch#show spanning-tree detail switch#show spanning-tree interface interface-id switch#show spanning-tree vlan vlanid
论文题目：STP（生成树协议）的原理与配置 STP（生成树协议）的原理与配置 摘要：在局域网中，简单的物理冗余会造成回路，若无正确的备份策略，将形成广播风暴而影响整个网络性能，严重情况下甚至会造成整个网络的瘫痪。基于图论的生成树算法就是通过禁止多余的链路将环路结构转换为逻辑上的树形拓扑结构，这样保证互连的网络中任意节点到其他所有节点均有唯一的路径，而且是最优路径，以阻止由此产生的局域网广播风暴。同时，STP负责监测拓扑结构的变化，并能在拓扑结构发生变化之后重构新的生成树拓扑结构。 关键字：网络、广播风暴、STP、拓扑结构； 1.STP的概念： STP（生成树协议）是一个二层管理协议。在一个扩展的局域网中参与STP 的所有交换机之间通过交换桥协议数据单元BPDU（Bridge Protocol Data Unit）来实现；为稳定的生成树拓扑结构选择一个根桥；为每个交换网段选择一台指定交换机；将冗余路径上的交换机置为Blocking，来消除网络中的环路。 2.STP技术原理： STP的基本思想就是生成“一棵树”，树的根是一个称为根桥的交换机，根据设置不同，不同的交换机会被选为根桥，但任意时刻只能有一个根桥。由根桥
开始，逐级形成一棵树，根桥定时发送配置报文，非根桥接收配置报文并转发，如果某台交换机能够从两个以上的端口接收到配置报文，则说明从该交换机到根有不止一条路径，便构成了循环回路，此时交换机根据端口的配置选出一个端口并把其他的端口阻塞，消除循环。当某个端口长时间不能接收到配置报文的时候，交换机认为端口的配置超时，网络拓扑可能已经改变，此时重新计算网络拓扑，重新生成一棵树。 3.STP的功能： 生成树协议最主要的应用是为了避免局域网中的网络环回，解决成环以太网网络的“广播风暴”问题，从某种意义上说是一种网络保护技术，可以消除由于失误或者意外带来的循环连接。STP也提供了为网络提供备份连接的可能，可与SDH保护配合构成以太环网的双重保护。新型以太单板支持符合ITU-T 802.1d 标准的生成树协议STP及802.1w规定的快速生成树协议RSTP，收敛速度可达到1s。 IEEE 802.1d是最早关于STP的标准，它提供了网络的动态冗余切换机制。STP使您能在网络设计中部署备份线路，并且保证： 在主线路正常工作时，备份线路是关闭的；当主线路出现故障时自动使能备份线路，切换数据流。 RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）是STP的扩展，其主要特点是增加了端口状态快速切换的机制，能够实现网络拓扑的快速转换。 4.生成树算法（STA）的过程 生成树算法的过程虽然很复杂，但是其过程可以归纳为三个部分：（1）选择根网桥（2）选项根端口（3）选择指定端口。 选择根网桥的依据是： 交换机的网桥优先级，网桥优先级是用来衡量网桥在生成树算法中优先级的十进制数，取值范围是0～65535.默认值是32768，网桥ID是由网桥优先级和网桥MAC地址组成的。共有8个字节。