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一、实验目的1. 理解生成树协议（STP）的基本原理和工作机制；2. 掌握生成树协议的配置方法；3. 通过实验验证生成树协议在网络中的实际应用效果。
二、实验环境1. 实验设备：两台华为S5700交换机、两台PC机；2. 实验软件：华为网络设备仿真软件；3. 实验拓扑：两台交换机通过一条物理链路连接，两台PC机分别连接到两台交换机上。
三、实验原理生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）是一种用于在网络中消除环路并实现冗余链路备份的协议。
当网络中出现环路时，STP会阻塞部分端口，形成一个没有环路的树形结构，确保网络的高可用性和容错能力。
STP通过交换机之间的BPDU（Bridge Protocol Data Unit）报文进行信息交互，选举根网桥，并确定每个交换机的根端口和指定端口。
根端口是连接到根网桥的端口，指定端口是连接到同一VLAN且路径最短的端口。
其余端口被阻塞，不参与数据转发。
四、实验步骤1. 配置交换机名称和密码；2. 配置交换机接口；3. 配置VLAN；4. 配置STP；5. 验证STP配置效果。
五、实验过程1. 配置交换机名称和密码```bashS1>display versionS1>sysname S1S1>display versionS1>enableS1#configure terminalS1(config)#username admin password simple 123456 S1(config)#exit```2. 配置交换机接口```bashS1>display ip interface briefS1#interface GigabitEthernet0/0/1S1(config-if)#ip address 192.168.1.1 24S1(config-if)#exitS1#interface GigabitEthernet0/0/2S1(config-if)#ip address 192.168.1.2 24S1(config-if)#exit```3. 配置VLAN```bashS1>display vlanS1#vlan 10S1(config-vlan)#name VLAN10S1(config-vlan)#exitS1#interface GigabitEthernet0/0/1S1(config-if)#port link-type access S1(config-if)#port default vlan 10 S1(config-if)#exitS1#interface GigabitEthernet0/0/2S1(config-if)#port link-type access S1(config-if)#port default vlan 10 S1(config-if)#exit```4. 配置STP```bashS1>display stpS1#stpmode stpS1>display stpS1#interface GigabitEthernet0/0/1S1(config-if)#port link-type access S1(config-if)#port default vlan 10 S1(config-if)#exitS1#interface GigabitEthernet0/0/2S1(config-if)#port link-type access S1(config-if)#port default vlan 10S1(config-if)#exit```5. 验证STP配置效果```bashS1>display stpS1>display stp interface GigabitEthernet0/0/1S1>display stp interface GigabitEthernet0/0/2S1>ping 192.168.1.2```六、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，成功配置了生成树协议，并验证了STP在网络中的实际应用效果。
生成树协议（Spanning Tree Protocol）目录1. STP（802.1D） (2)1.1 STP的基本概念 (2)1.2 BPDU格式及字段说明 (3)1.3 STP的端口状态及其迁移关系 (4)1.4 拓扑改变机制 (4)1.5 生成树运行过程 (6)2. RSTP（802.1W） (14)2.1 RSTP的端口角色和端口状态 (14)2.2 Proposal/Agreement Sequence (15)2.3 RSTP运行过程 (16)2.4 RSTP与STP的兼容性 (19)3. MSTP（802.1S） (21)3.1 MST区域、MST区域配置和区域边界 (22)3.2 MST实例和IST实例 (23)3.3 MST区域内部的运行和区域间的运行 (25)3.4 Hop Count和Boundary Ports (26)3.5 迁移策略 (27)4．总结 (27)5．参考文档 (27)摘要：本文档较为全面的阐述了生成树和快速生成树协议的基本概念和参数，对比了生成树和快速生成树在端口角色，拓扑改变的检测和通知机制，收敛的过程等，并通过实际使用交换机来分析生成树和快速生成树的运行过程。
对生成树和VLAN的关系作了简单的说明，并对多生成树协议的主要概念进行了简要的说明。
关键词：生成树（STP），拓扑改变（Top Change），快速生成树（RSTP），多生成树（MSTP），区域（Region），实例（Instance）1. STP（802.1D）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。
生成树协议的基本思想是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叫做生成树算法SPA（Spanning Tree Algorithm）。
1.1 STP的基本概念桥ID（Bridge Identifier）：桥ID是桥的优先级（Bridge Priority）和其MAC地址的综合数值，其中桥的优先级（Bridge Priority）是一个可以设定的参数。
STP协议解析生成树协议的工作原理生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）是一种用于网络交换机之间建立冗余链路的协议，它的作用是确保网络中不存在环路，以提高网络的可靠性和稳定性。
本文将对STP协议进行解析，并介绍其工作原理。
一、STP协议简介STP协议是由IEEE 802.1D标准定义的一种链路层协议，用于在网络交换机之间建立一个逻辑上无环路的生成树（Spanning Tree），通过将某些端口设为阻塞状态来消除冗余链路，从而避免广播风暴和数据包的循环转发。
二、STP协议的工作原理1. 桥ID和优先级STP协议中，每个交换机都有一个唯一的Bridge ID（桥ID）用于标识自己，桥ID由优先级和MAC地址组成。
优先级取值范围为0~65535，MAC地址为交换机的物理地址。
生成树的根交换机拥有最小的桥ID。
2. 选举根交换机在网络中，首先进行根交换机的选举。
每个交换机发送BPDU （Bridge Protocol Data Unit）消息，其中包含了自己的桥ID和路径代价（Path Cost）。
路径代价是指从发送BPDU的交换机到根交换机的总路径长度，路径长度越短，路径代价越小。
接收到BPDU的交换机会与自己的桥ID进行比较，如果接收到的BPDU的桥ID更小或者路径代价更小，则将接收到的BPDU继续发送给其他交换机。
3. 生成树计算生成树计算阶段，交换机通过比较收到的BPDU中的桥ID和路径代价来确定到达根交换机的最佳路径，将其端口状态设置为指定端口（Designated Port），用于与其他交换机进行通信。
同时，选举出的根交换机的端口也设置为指定端口。
如果有多条路径具有相同的最小路径代价，则选择桥ID较小的那个路径。
4. 阻塞冗余链路生成树计算完成后，除了根交换机和指定端口以外的所有其他端口都将被设置为阻塞状态（Blocking State），这样就实现了环路的消除。
stp的名词解释在计算机网络领域中，STP代表着“Spanning Tree Protocol”（生成树协议），这是一种网络协议，用于防止网络环路的发生，并确保数据能够通过最佳路径进行传输。
STP被广泛应用于局域网（LAN）和广域网（WAN），以确保网络的高效性和稳定性。
本文将对STP的原理和应用进行探讨，从而给读者提供更深入的了解。
一、STP的原理STP的主要目标是通过选择根桥（Root Bridge）来构建一个没有环路的网络拓扑，从而实现环路的消除。
在一个由多个交换机组成的网络中，STP确保每个交换机都有一个唯一的根桥，并且它们之间的路径是最佳的，即最短的。
STP工作的基本原理是通过计算每个交换机之间的路径成本，选择一个根桥，并剔除其他冗余的路径，从而形成一棵生成树。
所谓的“路径成本”是指每个端口到根桥的距离，通常是通过比较每个交换机的优先级和MAC地址来确定。
当网络中有多个路径连接到根桥时，STP会计算每个路径的成本，选择成本最低的路径作为活动路径，而其他路径则被设置为备用路径。
当活动路径出现故障或不可用时，备用路径将会自动启用，从而实现网络的冗余和高可用性。
二、STP的应用STP被广泛应用于以太网（Ethernet）中，特别是在大型局域网中。
其主要应用包括如下几个方面：1. 网络冗余：STP允许在物理链路故障时自动切换到备用路径，以确保数据传输的连续性。
这种网络冗余的实现对于业务关键的应用来说非常重要，可以避免因链路故障而导致的数据丢失或延迟。
2. 负载均衡：当多个路径都连接到根桥时，STP可以根据路径的成本选择最佳路径，从而实现负载均衡。
通过合理配置STP的参数，可以让数据在网络中分散传输，提高网络带宽的利用率。
3. 拓扑优化：STP可以根据网络中各个交换机的位置和连接关系自动构建生成树，从而优化网络拓扑结构。
通过选择最佳路径，STP可以减少网络中的冲突和延迟，并提供更稳定和可靠的数据传输。
STP 生成树协议配置一、协议背景介绍STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）是一种用于在以太网交换机网络中防止环路的协议。
当网络中存在多条连接路径时，STP通过选择一条主干路径，将其它冗余路径进行阻塞，以确保数据包能够按照正确的路径传输，避免数据包在网络中无限循环。
二、协议目的本协议的目的是为了配置STP生成树协议，确保网络中的交换机能够正确地选择主干路径，并阻塞冗余路径，从而保证网络的稳定性和可靠性。
三、协议内容1. 配置根交换机a. 选择一台交换机作为根交换机，该交换机将成为生成树的根节点。
b. 在根交换机上配置以下参数：- 优先级（Priority）：设置根交换机的优先级，取值范围为0-61440，默认值为32768。
- MAC地址（MAC Address）：设置根交换机的MAC地址。
c. 配置完成后，根交换机将发送BPDU（Bridge Protocol Data Unit）消息，通知其他交换机加入生成树。
2. 配置非根交换机a. 在非根交换机上配置以下参数：- 优先级（Priority）：设置非根交换机的优先级，取值范围为0-61440，默认值为32768。
- MAC地址（MAC Address）：设置非根交换机的MAC地址。
b. 配置完成后，非根交换机将发送BPDU消息，与根交换机进行通信，以确定生成树的拓扑结构。
3. 配置端口a. 在每个交换机的端口上配置以下参数：- 指定端口类型（Port Type）：指定端口的类型，包括根端口（Root Port）、指定端口（Designated Port）和非指定端口（Non-Designated Port）。
- 指定优先级（Port Priority）：设置端口的优先级，取值范围为0-240，默认值为128。
- 指定成本（Port Cost）：设置端口的成本，取值范围为1-65535，默认值为100。
b. 配置完成后，交换机将根据端口的类型和优先级，选择合适的路径进行数据包转发。
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；Forwarding:指定端口或根端口：接收BPDU，进行地址学习，收发数据；生成树（STP）的不足：端口从阻塞状态进入转发状态必须经历两倍的forwarding delay时间如果网络中的拓扑结构变化频繁，网络会频繁地失去连通性RSTP（rapid spanning tree protocol快速生成树协议）：是STP协议的优化版STP和RSTP的不同点：RSTP减少了端口的状态RSTP增加了端口的角色RSTP配置BPDU的格式和发送方式有所改变当网络拓扑发生变化时，RSTP的处理方式不同，可以实现更为快速的收敛RSTP具备STP的所有功能桥优先级配置：【H3C】stp priority 4096桥优先级字段共有16位，包含优先级位和0比特两部分。
生成树协议随着计算机网络技术的不断发展，分布式系统的应用越来越广泛，网络的规模也越来越大，因此在网络中维护一个联通的通信图形结构成为了一个重要的问题。
而生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）就是为了这个问题而存在的。
本文将介绍生成树协议的概念、实现原理和应用。
一、生成树协议的概念生成树协议是一种用于将网络拓扑结构从存在环路的状态转换为不存在环路的状态，并且维护网络可靠的协议。
它通常在局域网中应用，以防止数据包在网络中出现广播风暴和死循环。
生成树协议在广泛应用的同时，也是OSI模型中的第二层协议，即数据链路层协议。
生成树协议的基本原理是利用广播风暴抑制机制，避免数据包在局域网中的广播造成的网络过载和死循环的情况。
生成树协议通过选举一个根桥，以及一些辅助的桥来构造生成树，生成树是一种逻辑拓扑结构，它根据某种算法从所有桥之间的物理拓扑图中抽象出来的一个具有连接桥的最小树形结构。
二、生成树协议的实现原理1、生成树协议的选举生成树协议中的根桥和辅助桥都需要选举，选举的基本原则是桥的优先级和MAC地址。
MAC地址越小的桥优先级越高，因为MAC地址是唯一的，而桥的优先级则是可配置的，也是一种参数。
根据这两个参数，生成树协议就可以完成根桥和辅助桥的选举工作。
2、生成树协议的生成树计算在生成树协议中，除了根桥以外，其它所有桥都是辅助桥，辅助桥的主要作用是在生成树计算过程中帮助根桥完成生成树的计算。
它们通过交换BPDU（Bridge Protocol Data Unit）来共同维护生成树的稳定。
3、BPDU交换BPDU是生成树协议中用于交换信息的最小单位。
每个桥在计算生成树的时候，会将自己的状态和生成树状态发送给相邻桥，以此来构造生成树。
BPDU的格式包括一些控制信息，如协议版本、优先级、桥标识符和端口标识符等。
在生成树计算过程中，桥不断地发送、接收和处理BPDU，以此来维护生成树的状态。
生成树协议原理及配置生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）是一种用于防止网络中的循环路径和数据包冲突的协议。
它的目标是通过选择网络中的一个根桥，从而建立一个无环的生成树，从而实现网络的冗余和可靠性。
生成树协议的原理是通过选举根桥、计算最短路径和禁用冗余链路来实现。
当网络中有多个桥接设备连接时，生成树协议会选择一个设备作为根桥。
根桥的选择通常基于桥优先级和MAC地址。
然后，生成树协议会在网络中计算出一条最短路径，以使所有设备都能通过该路径与根桥通信。
生成树协议还会根据冗余链路的代价来禁用一些链路，以防止循环路径的出现。
1.桥优先级和MAC地址：生成树协议通过比较桥的优先级和MAC地址来选择根桥。
通常情况下，优先级较低的桥将成为根桥。
可以通过手动配置桥的优先级来控制根桥的选择。
2.连接参数：生成树协议需要配置桥接设备之间的连接参数。
包括端口优先级、端口状态（开启或关闭）和端口成本。
这些参数将影响最短路径的选择和冗余链路的禁用。
3. BPDU（Bridge Protocol Data Unit）：BPDU是生成树协议中用于交换信息和进行状态更新的数据包。
生成树协议需要配置BPDU的发送和接收规则。
通常情况下，桥接设备会定期发送BPDU，以更新网络状态并检测循环路径。
4.禁用冗余链路：生成树协议会根据链路的代价禁用一些冗余链路，以防止循环路径的出现。
链路的代价通常基于链路的速度或带宽。
可以通过手动配置链路的代价来控制冗余链路的禁用。
5. STP版本：生成树协议有多个版本，如STP、RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）和MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）。
不同版本的生成树协议具有不同的特性和性能。
配置时需要根据网络的需求选择合适的版本。
在实际应用中，生成树协议的配置通常需要在网络设备上进行。
网络管理员可以通过命令行界面或图形化界面来配置生成树协议的各个参数。
生成树协议（STP）生成树协议是二层管理协议。
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，同时具备了链路的备份功能。
定义了根桥Root Bridge，根端口Root Port，指定端口Designated Port，路径开销Path Cost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。
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：Bridge Protocol 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报文。
在数据区里携带了用于生成树计算的所有有用信息。
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。
网络中各网桥都以默认值启动，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。
接下来其他网桥将各选择一最粗壮的树枝，作为到根桥的路径相应端口的角色成为根端口。
经过一段时间（默认值是30秒左右）后,生成树稳定之后,所有端口要么进入转发状态,要么进入阻塞状态.STP BPDU仍然会定时从各个网桥的指定端口发出,以维护链路的状态.如果网络拓扑发生变化,生成树就会重新计算端口状态也会随之改变。
快速生成树协议RSTP：Rapid Spanning Tree Protocol。
作了重要改进，收敛速度快的多：第一：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/指定端口失效时替换端口/备份端口就会无时延地进入转发状态。
第二：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网桥进行一次握手就可以无时延地进入转发状态。
