第二章：生成树协议

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。

⽣成树协议详解⽣成树协议详解⽣成树协议是由Sun微系统公司著名⼯程师拉迪亚?珀尔曼博⼠(Radia Perlman)发明的。

⽹桥使⽤珀尔曼博⼠发明的这种⽅法能够达到2层路由的理想境界:冗余和⽆环路运⾏。

你可以把⽣成树协议设想为⼀个各⽹桥设备记在⼼⾥的⽤于进⾏优化和容错发送数据的过程的树型结构。

我们要介绍的这个问题在图1中进⾏了描述。

图1.如果这些交换机不采⽤⽣成树协议并且以这种⽅式连接，每⼀台交换机将⽆限地复制它们收到的第⼀个数据包，直到内存耗尽和系统崩溃为⽌。

在2层，没有任何东西能够阻⽌这种环路的事情发⽣。

在图1中，管理员必须要⼿⼯关闭这个红⾊连接线路才能让这个以太⽹⽹络运⾏。

⽣成树协议在当前可⽤连接有效时关闭⼀个或者更多其它冗余连接，⽽在当前连接出现故障后，再启⽤这些被关闭的冗余连接。

⽣成树协议决定使⽤哪⼀个连接完全取决于⽹络的拓扑结构。

⽣成树协议拓扑结构的思路是，⽹桥能够⾃动发现⼀个没有环路的拓扑结构的⼦⽹，也就是⼀个⽣成树。

⽣成树协议还能够确定有⾜够的连接通向这个⽹络的每⼀个部分。

它将建⽴整个局域⽹的⽣成树。

当⾸次连接⽹桥或者发⽣拓扑结构变化时，⽹桥都将进⾏⽣成树拓扑的重新计算。

当⼀个⽹桥收到某种类型的“设置信息”(⼀种特殊类型的桥接协议数据单元，BPDU)时，⽹桥就开始从头实施⽣成树算法。

这种算法从根⽹桥的选择开始的。

根⽹桥(root bridge)是整个拓扑结构的核⼼，所有的数据实际上都要通过根⽹桥。

顺便提⽰⼀下，有⼿⼯设置根⽹桥时要特别注意。

对于思科设备来⾔其根⽹桥的选择过程暴露出⼀些问题，就是过分简单化。

思科硬件通常使⽤最低的MAC地址，具备这些地址的设备通常是⽹络中最古⽼的设备，因⽽其交换速度常是最慢的，⽽从根⽹桥在⽹络中的位置看，它负荷却最重。

⽣成树构建的下⼀步是让每⼀个⽹桥决定通向根桥的最短路径，这样，各⽹桥就可以知道如何到达这个“中⼼”。

这⼀步会在每个局域⽹进⾏，它选择指定的⽹桥，或者与根桥最接近的⽹桥。

STP 生成树协议配置协议名称：STP（生成树协议）配置协议1. 引言本协议旨在详细描述STP（生成树协议）的配置步骤和参数设置，以确保网络中的交换机能够正确运行和管理生成树拓扑结构。

2. 背景STP是一种链路层协议，用于在交换网络中防止环路的发生，同时提供冗余路径，以增强网络的可靠性和冗余性。

本协议适用于以太网交换机。

3. 配置步骤以下是STP协议的配置步骤：步骤1：登录交换机管理界面使用合适的终端软件登录交换机的管理界面，输入正确的用户名和密码。

步骤2：进入全局配置模式在命令行界面输入"enable"命令，然后输入"configure terminal"命令，进入全局配置模式。

步骤3：启用STP在全局配置模式下，输入"spanning-tree mode"命令，然后选择合适的STP模式，如RSTP（快速生成树协议）或MSTP（多实例生成树协议）。

步骤4：配置根桥在全局配置模式下，输入"spanning-tree vlan <vlan-id> root primary"命令，将指定的交换机配置为根桥。

步骤5：配置端口优先级在全局配置模式下，输入"interface <interface-id>"命令，进入指定接口的配置模式，然后输入"spanning-tree port-priority <priority>"命令，设置接口的优先级。

步骤6：配置端口类型在全局配置模式下，输入"interface <interface-id>"命令，进入指定接口的配置模式，然后输入"spanning-tree port-type <type>"命令，设置接口的类型，如边缘端口（edge port）或根端口（root port）。

STP 生成树协议配置协议名称：STP（生成树协议）配置协议一、背景介绍：STP（生成树协议）是一种网络协议，用于在网络中自动选择最佳路径，防止网络中的环路，确保数据的快速传输和网络的稳定性。

本协议旨在详细描述STP的配置过程，以确保网络管理员能够正确地配置STP，并确保网络的正常运行。

二、配置步骤：1. 确认网络拓扑：在开始配置STP之前，需要确认网络拓扑，并了解网络中的交换机和链路的连接关系。

2. 选择根桥：在网络中选择一个交换机作为根桥，根桥是整个生成树的根节点，负责决定最佳路径。

3. 配置根桥：将选择的交换机配置为根桥，可以通过以下步骤完成：a. 登录到根桥的管理界面。

b. 进入交换机的全局配置模式。

c. 使用命令"spanning-tree vlan <vlan-id> root primary"将该交换机配置为根桥。

其中，<vlan-id>为需要配置的VLAN ID。

4. 配置非根桥：非根桥是网络中除根桥外的其他交换机，需要通过以下步骤配置：a. 登录到非根桥的管理界面。

b. 进入交换机的全局配置模式。

c. 使用命令"spanning-tree vlan <vlan-id> root secondary"将该交换机配置为非根桥。

其中，<vlan-id>为需要配置的VLAN ID。

5. 配置端口：配置交换机上的端口，以确保生成树的正常运行。

可以通过以下步骤完成：a. 登录到交换机的管理界面。

b. 进入端口配置模式。

c. 使用命令"spanning-tree portfast"将端口配置为快速端口，以加快端口的状态转换。

d. 使用命令"spanning-tree bpdufilter enable"将端口配置为BPDU过滤模式，以防止BPDU报文的传输。

6. 验证配置：配置完成后，需要验证STP的配置是否成功。

STP 生成树协议配置协议名称：STP（生成树协议）配置协议1. 引言生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）是一种用于在网络中防止环路的协议。

本协议旨在提供对STP的配置指南，以确保网络的稳定性和高可用性。

2. 目的本协议的目的是指导管理员正确配置STP，以实现网络中的环路消除和冗余路径选择。

通过配置STP，可以确保数据在网络中的传输路径是最优的，同时避免环路造成的数据包丢失和网络拥塞。

3. 配置步骤以下是配置STP的详细步骤：步骤1: 确定STP的根桥- 在网络拓扑中选择一个交换机作为根桥，通常选择具有最高优先级的交换机作为根桥。

根桥将成为生成树的根节点，所有其他交换机将通过最短路径与根桥连接。

步骤2: 设置根桥的优先级- 在根桥上设置优先级，优先级越低，该交换机将成为根桥。

可以使用以下命令进行配置：```spanning-tree vlan <vlan-id> priority <priority-value>```步骤3: 配置端口类型- 根据网络需求，选择适当的端口类型。

常见的端口类型包括普通端口、根端口和非根端口。

可以使用以下命令进行配置：```spanning-tree port type <port-type>```步骤4: 配置端口优先级- 根据网络需求，为每个端口设置优先级。

优先级越高，该端口将被选为根端口或非根端口。

可以使用以下命令进行配置：```spanning-tree port priority <priority-value>```步骤5: 配置端口成本- 根据网络拓扑和链路带宽，为每个端口设置成本。

成本越低，该端口将被选为最短路径。

可以使用以下命令进行配置：```spanning-tree cost <cost-value>```步骤6: 启用STP- 在每个交换机上启用STP，以便其参与生成树的计算和决策。

生成树协议的工作原理篇一：STP生成树的工作原理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（administrative 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。

思科生成树协议STP思科生成树协议STPSTP(生成树协议)是一个二层链路管理协议。

它的主要功能是在保证网络中没有回路的基础上，允许在第二层链路中提供冗余路径，以保证网络可靠、稳定地运行。

下面店铺整理了一位思科网络工程师关于STP笔记，现分享给大家!STP定义1.STP(生成树协议)是一个二层链路管理协议。

它的主要功能是在保证网络中没有回路的基础上，允许在第二层链路中提供冗余路径，以保证网络可靠、稳定地运行。

2.回路会造成数据在环路中无限循环，终端站点接收重复的信息，交换机在多个端口上得到同一个终端站点的MAC地址，产生广播风暴，影响整个网络的正常运行。

3.IEEE802.1D是最早的STP标准，它提供了动态冗余切换机制，是目前最流行、应用最广泛的STP标准。

STP运行在交换机和网桥设备上，通过计算建立一个稳定的树状结构网络，来避免网络中回路的产生。

STP的基本工作原理1.STP通过在交换机之间传递网桥协议数据单元BPDU，并用生成树算法STA，对其进行比较计算。

2.根据BPDU提供的参数和生成树计算，STP首先选定一个根网桥，根网桥是整个生成树拓扑结构的核心。

所有的数据实际上都要通过根网桥。

3.然后确定交换机冗余链路端口的工作状态，让一些端口进入阻塞工作模式，另一些端口进入转发工作模式。

其中被阻塞的端口仍然是一个激活的端口，但它只能接收和读取BPDU，不能接收和转发数据流。

4.用改变冗余端口的工作状态来阻断网络中的部分冗余路径，使其成为备份链路，以保证在任何两个终端站点之间，只存在一条激活的路径，避免了回路的产生。

5.STP还计算从根到二层网络中所有交换机的最佳路径，并建立一个无环路的树状结构网络。

在网络运行过程中，如果一个网段在生成树中因故障而失效，多余的'路径又存在时，生成树会重新计算生成树拓扑，并强制将有故障的链路变为备份链路，而把原备份链路重新激活。

(重新设置转发端口和阻塞端口)STP：交换机和网桥的区别在STP的处理过程中，交换机和网桥是有区别的，交换机需要对VLAN进行处理。

常用的生成树协议：STP（Spanning Tree Protocol)由IEEE802.1D定义，RSTP(Rapidly Spanning Tree Protocol)由IEEE802.1W定义，MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol)由IEEE802.1S定义。

生成树严格意义上来讲属于应用层的东西，但是是为了解决二层的广播风暴问题，所以也可以看成是二层的东西。

STPSTP生成树计算原则：1.确定环路中的根桥。

根桥由BID（bridge ID)来确定（BID=2字节的网桥优先级+网桥的MAC地址构成，优先级默认为32768），具备最小的BID的交换机成为根桥。

2.确定根端口。

根端口选举原则是确定非根桥到根桥最小开销的端口。

（Root path cost).一般情况下，接口带宽越大则开销值越小。

选举原则：a.比较Root Path Cost（根路径开销），越小越优先，一样则b.端口上行交换机的Bridge ID（桥ID），越小越优先，一样则c.端口上行端口的Port Identifier，越小越优先（端口标识，端口标识号由1字节优先级+1字节端口号构成）3.确定指定端口。

为每个网段选出一个指定端口（Designated Port），指定端口为每个网段转发发往根交换机方向的数据，且转发由根交换机方向发往该网段的数据。

选举原则：a.比较Root Path Cost（根路径开销），越小越优先，相同则b.端口所属Bridge ID，越小越优先，相同则c.端口的Port ID。

4.确定阻塞端口。

环路中剩下的端口成为阻塞端口（Alternate Port),当指定端口有问题，就启用阻塞端口。

数据的转发路径：由下级非根交换机的指定端口到上级非根交换机的根端口，一直到根交换机的指定端口。

（这样就可以避免环路）STP端口状态描述状态数据帧MAC 生成树计算BPDU收发Disable No No No No NoBlocking No No No Yes No Listening No No Yes Yes YesSTP 有关的时间：Hello 2S,Max Age 20S,Forward Delay 15 S.从Listening 到Learning 要经过一个Forward Delay ，从Learning 到Forwarding 要经过一个Forward Delay 。

简述生成树协议的作用(一)生成树协议的作用什么是生成树协议生成树协议是网络中一个重要的协议，用于解决网络中的环路问题。

它通过在网络中选择一棵生成树，从而使得数据包能够在网络中正常转发，同时避免了数据包无限循环的问题。

生成树协议的作用生成树协议的主要作用如下：1.环路消除：生成树协议的首要目标是消除网络中的环路。

在一个有环路的网络中，数据包可能会因为环路而无法正常传输，造成数据丢失、延迟增加等问题。

通过生成树协议可以选择并保留一部分网络拓扑，从而消除环路，确保数据包能够正确地在网络中传输。

2.最优路径选择：生成树协议会选择一棵最优的生成树来进行数据传输。

在一个网络中，可能存在多条路径可以到达目的地。

生成树协议通过计算每条路径的开销或代价，并选择其中最优的路径来传输数据。

这样可以减少数据包在网络中的传输延迟，提高网络的吞吐量。

3.容错性：生成树协议具有一定的容错性。

在一个网络中，可能存在某些连接断开或者节点失效的情况。

生成树协议可以及时检测到这些变化，并对生成树进行调整，以保证网络的正常运行。

这种容错性可以有效地提高网络的可用性和稳定性。

4.节省网络资源：生成树协议可以帮助网络管理员节省网络资源的使用。

通过选择一棵最优的生成树，可以减少在网络中传输数据的路径数量，从而节省带宽和网络设备的消耗。

这对于网络规模较大或者流量较高的网络来说尤为重要。

总结生成树协议是解决网络中环路问题的重要协议。

它通过消除环路、选择最优路径、具备容错性和节省网络资源等功能，保证了网络的正常运行和提高了网络的稳定性。

生成树协议在现代网络中广泛应用，对于保证数据传输的可靠性和提高网络性能起到了至关重要的作用。

生成树协议的具体实现生成树协议的具体实现有多种，其中比较常见的有以下几种：1.Spanning Tree Protocol (STP)：STP是最早也是最常用的生成树协议之一。

它是由IEEE 标准定义的，用于在以太网中消除环路。

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。

STP 生成树协议配置协议名称：STP（生成树协议）配置一、背景和目的STP（生成树协议）是一种用于在网络中防止环路和冗余的链路的协议。

本协议的目的是详细说明如何配置STP协议，以确保网络的稳定性和高效性。

二、配置步骤以下是配置STP协议的详细步骤：1. 确认网络拓扑结构在开始配置STP协议之前，需要先了解网络的拓扑结构，包括交换机、链路和端口的连接关系。

确保网络中没有环路存在。

2. 选择根交换机在网络中选择一个交换机作为根交换机。

根交换机是生成树中的根节点，负责计算生成树的路径。

3. 配置根交换机a. 进入根交换机的配置模式。

b. 启用STP协议：输入命令"spanning-tree mode"，并选择适当的模式（如RSTP、MSTP等）。

c. 配置根桥优先级：输入命令"spanning-tree priority"，并设置一个较低的优先级值。

d. 配置根端口：输入命令"spanning-tree port type"，并选择合适的端口类型。

4. 配置非根交换机a. 进入非根交换机的配置模式。

b. 启用STP协议：输入命令"spanning-tree mode"，并选择与根交换机相同的模式。

c. 配置桥优先级：输入命令"spanning-tree priority"，并设置一个较高的优先级值。

d. 配置端口：输入命令"spanning-tree port type"，并选择合适的端口类型。

5. 验证配置使用命令"show spanning-tree"来验证STP协议的配置是否正确。

确保生成树已正确计算，并且没有出现环路。

6. 优化配置根据网络的实际情况和需求，可以进一步优化STP协议的配置。

例如，调整端口优先级、配置端口状态转换延迟等。

三、注意事项在配置STP协议时，需要注意以下事项：1. 确保网络中没有环路存在，否则STP协议无法正常工作。

STP 生成树协议配置协议名称：STP（生成树协议）配置一、背景介绍STP（生成树协议）是一种用于在交换网络中防止环路并提供冗余路径的协议。

本协议旨在配置STP以确保网络拓扑的稳定性和高可用性。

二、配置要求根据任务名称，我们需要进行STP（生成树协议）的配置。

以下是配置要求的详细描述：1. 激活STP：确保在交换机上激活STP功能，以便启用生成树协议。

2. 选择根交换机：在交换网络中选择一个交换机作为根交换机。

根交换机应该是具有最低优先级的交换机。

确保根交换机的配置正确。

3. 配置桥优先级：在每个交换机上配置桥优先级。

根交换机的桥优先级应为最低值，其他交换机的桥优先级应逐渐增加。

4. 配置端口优先级：在每个交换机上为每个端口配置优先级。

优先级较低的端口将被选择为根端口。

5. 配置端口类型：根据网络需求，配置交换机端口的类型。

常见的端口类型包括根端口、指定端口和非指定端口。

6. 配置端口成本：为每个端口配置成本值。

成本值用于确定最佳路径，较低的成本值意味着较短的路径。

7. 配置端口状态：根据需要，配置交换机端口的状态。

常见的端口状态包括禁用、阻塞、学习和转发。

8. 配置BPDU保护：为了防止网络中的恶意或错误配置的交换机成为根交换机，配置BPDU保护以阻止非根交换机发送BPDU。

9. 配置端口优先级降级：为了提高网络冗余路径的可用性，配置端口优先级降级。

当一个交换机的根端口失效时，降级的端口将被选为新的根端口。

10. 配置端口优先级升级：当降级的端口恢复正常时，配置端口优先级升级，以恢复原始的端口优先级。

三、配置步骤根据以上配置要求，以下是STP（生成树协议）配置的详细步骤：1. 登录到交换机管理界面。

2. 激活STP功能：a. 进入全局配置模式。

b. 输入命令：spanning-tree mode stp。

3. 选择根交换机：a. 进入全局配置模式。

b. 输入命令：spanning-tree priority <priority>。