第八讲 生成树协议(STP)原理和配置

1、生成树协议的主要功能有两个：一是在利用生成树算法、在以太网络中，创立一个以某台交换机的某个端口为根的生成树，防止环路。

二是在以太网络拓扑发生变化时，通过生成树协议到达收敛保护的目的。

2、根网桥的选择流程：〔1〕第一次启动交换机时，自己假定是根网桥，发出 BPDU 报文宣告。

〔2〕每一个交换机分析报文，根据网桥 ID 选择根网桥，网桥 ID 小的将成为根网桥〔先比拟网桥优先级，如果相等，再比拟 MAC 地址〕。

〔3〕经过一段时间，生成树收敛，所有交换机都允许某网桥是根网桥。

〔4〕假设有网桥 ID 值更小的交换机参加，它首先通告自己为根网桥。

其它交换机比拟后，将它当做新的根网桥而记录下来。

3、RSTP 协议原理STP 并非已经淘汰不用，实际上不少厂家目前还仅支持STP。

STP 的最大缺点就是他的收敛时间太长，对于现在网络要求靠可靠性来说，这是不允许的，快速生成树的目的就是加快以太网环路故障收敛的速度。

STP 定义了 4 种不同的端口状态，监听〔Listening〕，学习〔Learning〕，阻断〔Blocking〕和转发〔Forwarding〕，其端口状态表现为在网络拓扑中端口状态混合〔阻断或者转发〕，在拓扑中的角色〔根端口、指定端口等等〕。

在操作上看，阻断状态和监听状态没有区别，都是丢弃数据帧而且不学习 MAC 地址，在转发状态下，无法知道该端口是根端口还是指定端口。

RSTP 有五种端口类型。

根端口和指定端口这两个角色在 RSTP 中被保存，阻断端口分成备份和替换端口角色。

生成树算法〔STA〕使用 BPDU 来决定端口的角色，端口类型也是通过比拟端口中保存的 BPDUB 来确定哪个比其他的更优先。

1〕根端口：非根桥收到最优的 BPDU 配置信息的端口为根端口，即到根桥开消最小的端口，这点和 STP 一样。

请注意图 8-16 上方的交换机，根桥没有根端口。

按照 STP 的选择根端口的原那末， SW-1 和 SW-2 和根连接的端口为根端口。

STP 生成树协议配置协议名称：生成树协议配置一、背景介绍生成树协议（Spanning Tree Protocol，简称STP）是一种网络协议，用于在通过网络交换机构建的拓扑结构中，避免出现环路并确保数据包的无环转发。

本协议旨在提供一种标准的配置方法，用于在网络环境中启用和配置STP。

二、配置要求为了正确配置STP，以下是需要满足的要求：1. 确保网络中的所有交换机都支持STP协议。

2. 确保网络中的所有交换机的STP配置参数一致。

3. 确保STP的根交换机被正确配置，并且具有最低的优先级。

4. 确保所有非根交换机都能够选择正确的根交换机，并且通过正确的端口与根交换机相连。

三、配置步骤以下是配置STP的步骤，按照顺序进行配置：1. 确定网络中的根交换机，并将其优先级设置为最低值（例如，0）。

2. 配置每个非根交换机的优先级，确保它们的优先级高于根交换机。

3. 配置每个交换机的STP模式，可以选择的模式包括STP、RSTP或MSTP。

确保所有交换机的模式一致。

4. 配置每个交换机的端口优先级。

端口优先级用于选择非根交换机的最佳路径。

确保端口优先级在同一交换机上的不同端口之间有适当的差异。

5. 配置每个交换机的端口类型。

端口类型包括根端口、指定端口和非指定端口。

确保每个端口的类型正确配置。

6. 配置每个交换机的端口状态。

端口状态包括禁用、阻塞、学习和转发。

确保每个端口的状态正确配置。

7. 配置每个交换机的端口优先级。

端口优先级用于选择非根交换机的最佳路径。

确保端口优先级在同一交换机上的不同端口之间有适当的差异。

8. 验证配置的正确性。

通过检查交换机之间的链路状态和路径选择，确保STP配置成功。

四、配置示例以下是一个示例配置，供参考：1. 根交换机优先级配置：- Switch(config)# spanning-tree vlan 1 root primary2. 非根交换机优先级配置：- Switch(config)# spanning-tree vlan 1 priority 40963. STP模式配置：- Switch(config)# spanning-tree mode stp4. 端口优先级配置：- Switch(config-if)# spanning-tree port-priority 325. 端口类型配置：- Switch(config-if)# spanning-tree port-type edge6. 端口状态配置：- Switch(config-if)# spanning-tree port-fast7. 验证配置的正确性：- Switch# show spanning-tree五、注意事项在配置STP时，需要注意以下事项：1. 确保网络中的所有交换机都支持STP，并且使用相同版本的STP。

Stp生成树协议的原理和应用1. 概述STP（Spanning Tree Protocol）是一种用于构建和维护割除冗余链路的树状拓扑结构的链路层协议。

它能够避免网络环路以及广播风暴的发生，确保数据在网络中的可靠传输。

2. 原理STP的原理基于以下几个关键概念：2.1 网桥(Bridge)网桥是连接不同网络的设备，它有多个网口用于接收和转发数据帧。

2.2 网桥标识(Bridge Identifier)每个网桥都有一个唯一的标识，用于在网络中区分不同的网桥。

网桥标识由优先级和MAC地址组成。

2.3 端口状态每个网桥端口都有不同的状态，包括： - Disabled（禁用）：端口不参与生成树计算。

- Blocking（阻塞）：端口不转发数据帧，只接收配置和STP BPDU （Bridge Protocol Data Units）帧。

- Listening（监听）：端口仅接收配置和STP BPDU帧。

- Learning（学习）：端口接收和转发数据帧，并学习源MAC地址。

- Forwarding（转发）：端口接收和转发所有数据帧。

2.4 根桥(Root Bridge)生成树中的起始点，用于确定整个网络的拓扑结构。

根桥的网桥标识具有最小优先级。

2.5 生成树生成树是一种无环的树状拓扑结构，其中只有一条路径可用于发送数据帧。

其它路径被阻塞以避免网络环路的发生。

生成树的构建是通过选择根桥和确定端口状态来实现的。

2.6 BPDU帧BPDU帧是STP协议使用的消息格式，用于实现生成树的构建和维护。

BPDU 帧包含了网桥标识、优先级、路径代价等信息。

3. 应用STP协议在网络中的应用主要有以下几个方面：3.1 网络环路的割除在复杂的网络中，往往存在多条路径连接不同的网桥。

如果没有STP协议进行环路割除，数据帧可能会在环路中不断转发，导致广播风暴和网络拥塞。

STP协议通过选择一条最短路径，将其它路径阻塞，确保网络中不存在环路。

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生成树原理和配置STP（Spanning Tree Protocol）是生成树协议的英文缩写。

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。

STP的基本原理是，通过在交换机之间传递一种特殊的协议报文（在IEEE 802.1D中这种协议报文被称为“配置消息”）来确定网络的拓扑结构。

配置消息中包含了足够的信息来保证交换机完成生成树计算。

生成树协议STP/RSTP1. 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。

2. 功能介绍：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。

但是，由于协议机制本身的局限，STP保护速度慢（即使是1s的收敛速度也无法满足电信级的要求），如果在城域网内部运用STP技术，用户网络的动荡会引起运营商网络的动荡。

目前在MSTP 组成环网中，由于SDH保护倒换时间比STP协议收敛时间快的多，系统采用依然是SDH MS-SPRING或SNCP，一般倒换时间在50ms以内。

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。

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。