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实验9 生成树协议STP

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实验九 生成树协议STP(IEEE 802.1d)的配置

实验名称：

生成树协议STP(IEEE 802.1d)的配置。

实验目的：

理解生成树协议STP的配置及原理。

技术原理：

生成树协议（spanning-tree），作用是在交换网络中提供冗余备份链路，并解决交换网络中的环路问题。是利用SPA（生成树算法），在存在交换环路的网络中生成一个没有环路的树型网络，运用该算法将交换网络冗余的备份链路逻辑上断开，当主链路有问题时能自动切换到备份链路，保证数据的正常转发。

生成树协议的工作过程：

1、选举Bridge ID最小的为根交换机（RootBridge）

2、所有非根交换机选择一条到达根交换机的最短路径

3、所有非根交换机产生一个根端口

4、每个LAN确定指定端口

5、将所有根端口和指定端口设为转发状态

6、将其他端口设为阻塞状态

实现功能：

使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。

实验设备：

S2126G二台，PC二台，直连线四根。

实验拓朴：

实验步骤：

1.交换机1的基本配置。(创建vlan 10,并把端口0/5划分到vlan 10)

Switch>enable 14

Switch# configure terminal

Switch(config)#hostname switch1

Switch1(config)#vlan 10

Switch1(config-vlan)# name test10

Switch1(config-vlan)# exit

Switch1(config)# int fa 0/5

Switch1(config-if)#switchport access vlan 10

Switch1(config-if)# exit

Switch1(config)#interface range fastethernet 0/1-2 !进入接口0/1和0/2

Switch1(config-if-range)#switchport mode trunk

2.交换机2的基本配置。(创建vlan 10,并把端口0/5划分到vlan 10)

Switch>enable 14

Switch# configure terminal

Switch(config)#hostname switch2

Switch2(config)#vlan 10

Switch2(config-vlan)# name test10

Switch2(config-vlan)# exit

Switch2(config)# int fa 0/5

Switch2(config-if)#switchport access vlan 10

Switch2(config-if)# exit

Switch2(config)#interface range fastethernet 0/1-2 !进入接口0/1和0/2

Switch2(config-if-range)#switchport mode trunk

3.配置生成树协议

Switch1#conf t F0/1

F0/5

NIC F0/5

NIC F0/2 F0/1

F0/2 Switch1(config)#spanning-tree !开启生成树协议。

Switch1(config)#spanning-tree mode stp ! 指定生成树协议的类型为STP。

Switch2#conf t

Switch2(config)#spanning-tree !开启生成树协议。

Switch2(config)#spanning-tree mode stp ! 指定生成树协议的类型为STP。

Switch1#show spanning-tree !查看生成树的配置信息。

StpVersion : STP

SysStpStatus : Enabled

BaseNumPorts : 24

MaxAge : 20

HelloTime : 2

ForwardDelay : 15

BridgeMaxAge : 20

BridgeHelloTime : 2

BridgeForwardDelay : 15

MaxHops : 20

TxHoldCount : 3

PathCostMethod : Long

BPDUGuard : Disabled

BPDUFilter : Disabled

BridgeAddr : 00d0.f88c.404c

Priority : 32768

TimeSinceTopologyChange : 0d:0h:14m:3s

TopologyChanges : 0

DesignatedRoot : 800000D0F88C404C

RootCost : 0

RootPort : 0

4. 设置交换机的优先级，指定switch1为根交换机。

Switch1(config)#spanning-tree priority 4096

5. 查看switch2的端口1和端口2的状态。

说明：Switch1与switch2的fa0/1和fa0/2连线前显示如下：

PortAdminPortfast : Disabled

PortOperPortfast : Disabled

PortAdminLinkType : auto

PortOperLinkType : point-to-point

PortBPDUGuard: Disabled

PortBPDUFilter: Disabled

PortState : discarding

PortPriority : 128

PortDesignatedRoot : 0000000000000000

PortDesignatedCost : 0

PortDesignatedBridge : 0000000000000000 PortDesignatedPort : 0000

PortForwardTransitions : 0

PortAdminPathCost : 0

PortOperPathCost : 0

PortRole : disabledPort

Switch2#show spanning-tree interface fa 0/1 ! fa 0/1是转发（forwording）状态。（根端口）

PortAdminPortfast : Disabled

PortOperPortfast : Disabled

PortAdminLinkType : auto

PortOperLinkType : point-to-point

PortBPDUGuard: Disabled

PortBPDUFilter: Disabled

PortState : forwarding

PortPriority : 128

PortDesignatedRoot : 100000D0F87C051D

PortDesignatedCost : 0

PortDesignatedBridge : 100000D0F87C051D

PortDesignatedPort : 8001

PortForwardTransitions : 1

PortAdminPathCost : 0

PortOperPathCost : 200000

PortRole : rootPort

Switch2#show spanning-tree interface fa 0/2 ！fa 0/2是阻塞（discarding）状态。（替换端口）

PortAdminPortfast : Disabled

PortOperPortfast : Disabled

PortAdminLinkType : auto

PortOperLinkType : point-to-point

PortBPDUGuard: Disabled

PortBPDUFilter: Disabled

PortState : discarding

PortPriority : 128

PortDesignatedRoot : 100000D0F87C051D

PortDesignatedCost : 0

PortDesignatedBridge : 100000D0F87C051D

PortDesignatedPort : 8002

PortForwardTransitions : 0

PortAdminPathCost : 0

PortOperPathCost : 200000

PortRole : alternatePort

Switch1#show spanning-tree interface fa 0/1 !

Switch1与switch2连线后显示如下：

PortAdminPortfast : Disabled PortOperPortfast : Disabled

PortAdminLinkType : auto

PortOperLinkType : point-to-point

PortBPDUGuard: Disabled

PortBPDUFilter: Disabled

PortState : forwarding

PortPriority : 128

PortDesignatedRoot : 100000D0F87C051D

PortDesignatedCost : 0

PortDesignatedBridge : 100000D0F87C051D

PortDesignatedPort : 8001

PortForwardTransitions : 1

PortAdminPathCost : 0

PortOperPathCost : 200000

PortRole : designatedPort

Switch1#show spanning-tree interface fa 0/2

PortAdminPortfast : Disabled

PortOperPortfast : Disabled

PortAdminLinkType : auto

PortOperLinkType : point-to-point

PortBPDUGuard: Disabled

PortBPDUFilter: Disabled

PortState : forwarding

PortPriority : 128

PortDesignatedRoot : 100000D0F87C051D

PortDesignatedCost : 0

PortDesignatedBridge : 100000D0F87C051D

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生成树协议简介及实验

生成树协议简介及实验

生成树协议简介及实验

第一部分：STP/RSTP协议简介

一、STP协议

1、STP协议简介

生成树协议（STP）是一个用于局域网中消除环路的协议，协议运行原理是通过运行该协议的设备之间交互信息而发现网络中的环路，并适当对某些端口进行阻塞以消除环路。生成树协议是局域网重要协议之一。

网络中出现环路会造成广播风暴导致网络瘫痪或MAC地址表抖动导致MAC地址表项被破坏。

2、STP基本概念

STP引入了根桥（Root Bridge）概念，对于一个STP网络，根桥在全网中只有一个，它是整个网络的逻辑中心，但不一定是物理中心。根桥会根据网络拓扑的变化而动态变化。网络收敛后，根桥会按照一定的时间间隔产生并向外发送配置BPDU，其他设备仅对该报文进行处理，传达拓扑变化记录，从而保证拓扑的稳定。

生成树的生成计算有两大基本度量依据：ID和路径开销。

ID又分为：BID（桥ID）和PID（端口ID）。

BID（桥ID）：IEEE 802.1D标准中规定BID是由16位的桥优先级（Bridge Priority）与桥MAC地址构成。BID桥优先级占据高16位，其余的低48位是MAC地址。在STP网络中，桥ID最小的设备会被选举为根桥。

PID（端口ID）：PID由两部分构成的，高4位是端口优先级，低12位是端口号。PID只在某些情况下对选择指定端口有作用。

路径开销：路径开销（Path Cost）是一个端口变量，是STP协议用于选择链路的参考值。STP协议通过计算路径开销，选择较为“强壮”的链路，阻塞多余的链路，将网络修剪成无环路的树形网络结构。在一个STP网络中，某端口到根桥累计的路径开销就是所经过的各个桥上的各端口的路径开销累加而成，这个值叫做根路径开销（Root Path Cost）。

从环形网络拓扑结构到树形结构，总体来说有三个要素：根桥、根端口和指定端口。

根桥就是网桥ID最小的桥，通过交互配置BPDU协议报文选出最小的BID。所谓根端口就是去往根桥路径开销最小的端口。根桥上没有根端口。指定端口指根桥向本机转发配置消息的端口。

生成树协议(STP)介绍

生成树协议(STP)介绍

Spanning Tree Protocol

Page 1 of 27 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

生成树协议实验报告

生成树协议实验报告

一、实验目的

1. 理解生成树协议（STP）的工作原理和作用。

2. 掌握STP在计算机网络中的应用，包括根桥、根端口、指定端口和非指定端口的选举。

3. 学习如何配置STP以优化网络性能，防止环路产生。

4. 通过实验加深对STP配置和管理的理解。

二、实验环境

1. 三台二层交换机（例如：华为S5700、H3C S5130等）。

2. 网线若干。

3. 网络模拟软件（例如：Packet Tracer）。

三、实验步骤

1. 搭建网络拓扑：

- 将三台交换机连接成环形拓扑，确保物理上形成环路。

- 使用网线连接交换机端口，形成环路。

2. 清除交换机现有配置：

- 在每台交换机上，使用命令清除现有的网络配置。

3. 检验默认交换机配置：

- 使用命令查看交换机的默认配置，包括VLAN、端口状态等。

4. 创建基本交换机配置：

- 配置交换机的基本参数，如设备名称、VLAN、端口状态等。

- 创建VLAN，并将端口分配到相应的VLAN中。

5. 开启生成树协议：

- 在每台交换机上，开启STP协议。

- 配置STP的优先级，优先级低的交换机将被选为根桥。 6. 观察STP运行情况：

- 观察交换机之间的BPDU交换，了解STP协议的运行情况。

- 使用命令查看交换机的端口状态，确认哪些端口处于阻塞状态。

7. 模拟网络拓扑变更：

- 断开一根连接交换机的网线，模拟网络拓扑变更。

- 观察STP的收敛过程，确认网络能够自动调整以适应拓扑变更。

8. 优化STP配置：

- 根据网络需求，调整STP的配置参数，如优先级、路径开销等。

- 观察网络性能的变化，评估STP配置的优化效果。

四、实验结果与分析

1. STP协议的选举过程：

- 通过观察BPDU交换，确认了STP协议的选举过程。

- 优先级低的交换机被选为根桥，其他交换机根据距离根桥的距离选择根端口和指定端口。

十一、STP（生成树协议）

十一、STP（生成树协议）

⼗⼀、STP（⽣成树协议）

⼀、STP（⽣成树协议）

运⾏在交换机上防⽌交换机换路的技术　

为了提⾼⽹络可靠性，交换⽹络中通常会使⽤冗余链路。然⽽，冗余链路会给交换⽹络带来环路风险，并导致⼴播风暴以及MAC地址表不稳定等问题，进⽽会影响到⽤户的通信质量。⽣成树协议STP（Spanning Tree Protocol）可以在提⾼可靠性的同时⼜能避免环路带来的各种问题。

⼆、环路引起的问题

交换机之间通过多条链路互连时，虽然能够提升⽹络可靠性，但同时也会带来环路的问题。

1、环路会引起⼴播风暴

⽹络中的主机会受到重复的数据，造成⽹络堵塞和卡顿。

通过实验体验⼀下环路带来的影响

实验：

因为华为路由器默认⾃动开启了stp功能，我们做这实验时先把交换机的stp功能关闭。stp disable 所有交换机都这样关闭（因为华为交换机默认都开启STP）

[LSW6]stp disable [LSW7]stp disable [LSW8]stp disable

我们配置 pc9的ip地址为192.168.1.2/24

⽤PC ping 192.168.1.3，触发⼀个⼴播包，并抓包ping测后发现⼀直在发⼴播包，已经形成⼴播风暴了

当我们再次开启stp后抓包，stp enable

2、环路相起MAC地址表震荡

三、STP作⽤和本作原理

　1、STP的作⽤，通过运⾏STP的算法，阻塞特定的接⼝实现冗余⽆环的⽹络。

2、⼯作原理

原理：阻塞端⼝（预备端⼝）通过选举阻塞端⼝，来防⽌环路1）STP中的选举步骤和端⼝状态

选举步骤：

①、选举ROOT-SW根⽹桥

② 、选举根端⼝RP（root port）

③、选举指定端⼝DP（Designate port）

④、其余的端⼝被Block阻塞

⑤stp选举时候端⼝状态（15s 到listening，选举就结束了）

第⼀步、根桥选举

每⼀台交换机启动stp后，都认为⾃⼰是根桥。启动stp后在整个⽹络先选出根桥，