生成树协议原理与配置

STP协议原理及配置STP协议原理及配置一、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ST P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。

生成树协议原理生成树协议是一种基于链路层的协议，它通常在以太网交换机上实现，用于管理以太网局域网中的网络拓扑。

生成树协议的工作原理是通过使用一个根桥（Root Bridge）和多个非根桥（Non-Root Bridge）来建立一颗树状结构，以确保网络中没有环路存在。

生成树协议的核心算法是通过一种称为生成树算法（Spanning Tree Algorithm）来找到从根桥到每个非根桥的最短路径，从而构建一颗最小生成树。

最小生成树是一种能够连接所有节点并且没有环路的树状结构，它是生成树协议的基础，用于确定网络中数据包的传输路径。

生成树协议的工作流程包括以下几个关键步骤：1. 选择根桥：在网络中通过比较桥（Bridge）的优先级和MAC地址来确定根桥，根桥是生成树中的根节点，所有数据包都将通过根桥进行转发。

2. 计算生成树：每个非根桥通过生成树算法计算到根桥的最短路径，确定自己在生成树中的位置，并将该信息传播到整个网络中。

3. 确定端口状态：每个桥根据生成树信息确定哪些端口可以用于数据包的传输，哪些端口需要阻断以避免环路的产生。

4. 更新生成树：在网络拓扑发生变化时，生成树协议会重新计算生成树，并更新每个桥的状态，重新确定最佳路径。

5. 数据包转发：根据生成树确定的路径，数据包会被从源地址传输到目的地址，通过生成树结构保证数据包的正常传输。

生成树协议的优点是可以有效避免数据包在网络中的循环传输，提升网络通信的稳定性和可靠性。

生成树协议能够自动适应网络拓扑的变化，快速重新计算生成树，并重新确定最佳传输路径，从而保证网络快速恢复到正常状态。

然而，生成树协议也存在一些局限性。

生成树协议在网络中设置大量的桥和端口时，会造成网络拓扑复杂，生成树的计算和更新会消耗大量的网络资源。

此外，生成树协议需要在所有交换机上进行配置和管理，当网络规模较大时，配置和管理网络可能会变得困难。

为了解决生成树协议的一些局限性，IEEE制定了一系列的生成树协议标准，包括802.1D、802.1w和802.1s等。

实验三生成树协议STP1、项目目的理解生成树协议STP的原理及配置。

2、项目描述在网络建设中，为了提高网络的可靠性，网络管理员用两条链路将交换机互连，现要在交换机上做适当配置，使网络避免环路。

本项目以两台3560交换机为例，两台交换机分别命名为：SwitchASwitchB。

PC0和PC1在同一个网段，假设IP地址分别为：192.168.1.1 ，192.168.1.2 ，子网掩码为：255.255.255.03、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。

4、项目拓扑生成树如图所示。

5、项目设备思科3560交换机（2台）、PC机（2台）。

6、项目步骤（1）在SwitchA查看生成树情况，用show spanning-tree brief命名输出。

（2）在SwitchB查看生成树情况，用show spanning-tree brief命名输出。

验证测试：在SwitchA上的Fa0/24端口处于BLK状态，分析原因？（3）修改SwitchA的BID优先级，让SwitchA成为Root Bridge。

设置交换机SwitchAr优先级为4096，数值最小的交换机为根交换机（也称根桥）交换机SwitchBr优先级采用默认优先级（32768），因此SwitchA将成为根交换机。

SwitchA(config)#spanning-tree vlan 1 priority 4096（4）在SwitchA上查看show spanning-tree 命名输出结果。

（5）在SwitchB上查看show spanning-tree 命名输出结果。

验证测试：在SwitchB上的Fa0/23端口处于BLK状态，分析原因？（6）如果将SwitchB的Fa0/23和Fa0/24的状态调换过来，可能通过修改什么参数来实现？可以在SwitchA降低接口优先级来实现。

SwitchA(config)#int fa0/24SwitchA(config-if)#spanning-tree vlan 1 port-priority 112（7）修改后，在SwitchA查看show spanning-tree 命名输出结果。

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。

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预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；为每一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路线，并且保证：* 在主路线正常工作时，备份路线是关闭的。

* 当主路线浮现故障时自动使能备份路线，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便和稳定网络环境，基本实现在vlan 中计算生成树。

1.2.1 创建或者删除STP利用命令create STPd 和delete STPd 可以创建或者删除STP.缺省的default STP 域不能手工创建和删除。

1.2.2 使能或者关闭STP交换机中STP 缺省状态是关闭的。

利用命令config STPd 可以使能或者关闭STP.1.2.3 使能或者关闭指定STP 的端口交换机中所有端口默认都是参预STP 计算的。

使用命令config STPd port 可以使能或者关闭指定的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。

STP协议生成树协议在局域网中的应用原理在局域网中，STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）扮演着重要的角色。

它的作用是维护网络中的冗余链路，并确保数据在网络中的稳定转发。

本文将介绍STP协议的原理及其在局域网中的应用。

一、STP协议原理STP协议的主要原理是根据网络拓扑结构建立一棵生成树，通过选择一个根节点，并关闭其他冗余链路，实现网络中的最优路径选择与环路消除。

以下是STP协议的一般流程：1. 桥选主，选择根桥：在网络中，选择一个桥作为根桥，该桥不断发送Bridge Protocol Data Units（BPDU）消息，用于告知其他桥它是根桥。

2. 桥优先级设置：每个桥都有一个默认的桥优先级，优先级越低，越可能成为根桥。

如果优先级相同，则根据桥的MAC地址来决定。

3. 接收BPDU消息：每个桥都会接收来自其他桥发送的BPDU消息，这些消息包含了发送桥的信息。

4. BPDU消息处理：桥根据收到的BPDU消息更新自己的信息，并根据收到的BPDU消息选择最短路径到达根桥的端口。

5. 生成树构建：根据桥的信息和路径开销（Path Cost）计算，生成一棵覆盖整个局域网的树，每个桥上的端口被划分为根端口、设计端口或者阻塞端口。

二、STP协议在局域网中的应用在局域网中，STP协议的应用主要有以下几个方面：1. 防止环路：局域网中存在多条连接同一个网络设备的链路，如果不使用STP协议，这些链路可能形成环路，导致数据在网络中无限循环，严重影响网络性能。

STP协议通过选择最优路径并关闭冗余链路，消除了环路问题，确保数据在网络中的正常传输。

2. 提高网络可靠性：STP协议可以在网络中的某个链路发生故障时，及时切换到其他可用链路，确保网络的连通性和可靠性。

当检测到某个链路断开或故障时，STP协议会选择替代路径，保证数据传输不会中断。

3. 负载均衡：STP协议可以将网络中的流量分摊到不同的链路上，实现负载均衡。

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 enable2、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， 通过BID进⾏⽐较（BID由优先级+mac地址组成）先⽐较优先级，在⽐较MAC地址，越⼩越优先。

简述生成树协议的工作过程一、引言生成树协议是网络中的一种重要协议，它能够有效地避免网络中的环路问题，保证数据在网络中的正常传输。

本文将详细介绍生成树协议的工作过程。

二、生成树协议概述生成树协议是一种链路层协议，用于解决交换机之间的环路问题。

它通过计算生成一棵覆盖整个网络的最小成本树，从而使得数据在网络中只有唯一路径传输，避免了环路问题。

三、生成树协议工作原理1. 建立拓扑结构在生成树协议中，首先需要建立整个网络的拓扑结构。

交换机之间通过链路相连，形成一个网状结构。

为了方便计算最小成本树，需要给每条链路赋予一个权值。

2. 选举根交换机为了确定整棵最小成本树的结构，需要选举出一个交换机作为根节点。

通常情况下，选举规则是选择MAC地址最小的交换机作为根节点。

3. 计算最小成本树选举出根节点后，各个交换机开始计算到达根节点的最短路径，并选择其中代价最小的路径作为自己到根节点的路径。

这个过程称为生成树计算。

4. 剪枝在计算出最小成本树之后，可能会出现一些冗余链路。

为了避免这些链路造成环路问题，需要进行剪枝操作。

具体来说，就是在最小成本树中选择一些边，将它们从图中删除，从而形成一棵无环的生成树。

5. 维护生成树在网络运行过程中，可能会出现链路断开、交换机故障等情况。

如果不及时处理这些问题，可能会导致整个网络瘫痪。

因此，在生成树协议中需要实时监测网络状态，并对发生变化的情况进行处理，以保证整个网络的正常运行。

四、生成树协议的优缺点1. 优点（1）避免环路问题：通过计算最小成本树并剪枝操作，能够有效地避免网络中出现环路问题。

（2）提高网络性能：通过保证数据只有唯一路径传输，能够提高网络传输效率。

（3）简单易用：生成树协议实现简单、易于配置和维护。

2. 缺点（1）容易造成链路拥塞：由于所有数据只能通过一条路径传输，可能会导致某些链路拥塞，从而影响网络性能。

（2）不适用于大型网络：在大型网络中，生成树协议的计算量过大，可能会导致网络延迟增加。

rstp和mstp配置实验原理RSTP和MSTP都是生成树协议，分别对应于局域网和城域网。

它们的主要区别在于RSTP是STP的改进型，而MSTP则兼容STP和RSTP，并通过对多个实例的生成树的运行来实现业务流量和用户流量的隔离，以及在数据转发过程中实现VLAN数据的负载均衡。

RSTP的配置实验原理如下：1.RSTP的运作方式与STP类似，但在运作方式上有所改进。

它通过比较每个交换机的BID来选举根交换机，BID越小越好。

2.RSTP的端口角色选举规则是首先比较端口到根交换机的开销，越小越好；开销一样，比较端口所在的交换机的BID，越小越好；若BID一样，比较端口的PID，越小越好。

3.在RSTP中，每个非根交换机上，有且只有一个距离根交换机最近的端口；每个链路上，有且只有一个距离根网桥最近的端口。

4.RSTP通过阻塞一些端口来逻辑上断开环路，防止广播风暴的产生。

当主线路故障时，阻塞接口被激活；主线路恢复时，备份线路再次阻塞。

而MSTP的配置实验原理如下：1.MSTP通过多实例能实现对业务流量和用户流量的隔离，同时还提供了数据转发的多个冗余路径。

在MSTP中，可以将若干个VLAN映射到一个实例（instance），MSTP将为每个instance运行一颗生成树。

2.MSTP可以基于instance设置优先级、端口路径开销等参数。

3.MSTP将VLAN根据不同的划分位集中实例，每个实例对应不同的生成树，所以可以实现数据流量的负载均衡，同时也解决了因VLAN过多而引起的资源占用过大的问题。

总的来说，RSTP和MSTP都是为了解决网络中的环路问题，通过阻塞一些端口来防止广播风暴的产生。

同时，MSTP还通过将不同的VLAN映射到不同的实例中，实现了数据流量的负载均衡和资源的有效利用。