STP生成树协议详解

STP生成树协议详解

一、STP作用

如果链路断开或节点故障，那么互联的设备就无法正常通信了，这类网络问题叫做单点故障。没有备份的链路或节点，出现故障会直接断网。如果要提供 7×24 小时不间断的服务，那就需要在网络中提前部署冗余。避免出现单点故障，合理的做法是在网络中的关键设备和关键链路添加冗余。所以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地址表振荡等问题，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。

从不同的端口收到相同的数据帧，导致 MAC 地址表项发生变化的现象，就叫做 MAC 地址漂移，这种现象说明网络中可能存在环路。

广播帧不停泛洪的现象，叫做广播风暴。

冗余链路带来的风险。重复帧、MAC 地址漂移和广播风暴，都是由一个广播帧引起的，可是网络中不可避免出现广播帧，也不能因为二层环路问题而忽略冗余链路增加网络可靠性的好处。

二、STP的作用

a)Stp通过阻塞端口来消除环路，并能够实现链路备份目的

b)消除了广播风暴

c)物理链路冗余，网络变成了层次化结构的网络

三、STP操作

选举一个根桥 每个非根交换机选举一个根端口 每个网段选举一个指定端口 阻塞非根，非指定端口

桥id 越小，优先级越高

四、STP名词解释：

根桥：生成树里面的‘老大’，桥id最小
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备份根桥：生成树里面的“二把手”，老大挂了的时候，我当老大，桥ID第二小。
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非根交换机：干活的小弟，都有一个根端口
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根端口：离根桥最近的端口
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指定端口：根桥所有参与生成树选举的端口，都一定是指定端口
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非根非指定端口：被阻塞的端口---备用链路的端口
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路径开销：是端口Cost值，可以用来选择最优的路径，值越小越优。根路径开销是端口到达根桥的过程中累计的路径开销。
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BID:桥ID：是由桥优先级和桥MAC地址构成，桥优先级为高16位，MAC地址是低48位。
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PID:端口ID：是由端口优先级和端口号构成，端口优先级为高4位，端口号

五、生成树选举办法

根桥交换机，备份根桥交换机，非根交换机

根端口，指定端口，非根非指定端口（阻塞端口/预备端口）

六、生成树选举因素

第一种根桥选举因素：优先级，MAC地址

第二种端口选举因素：路径开销>桥ID>对端端口ID>本端端口ID

如果我们要改变根桥直连端口的接口属性，要修改 路径开销。

七、根桥选举：

刚启动STP时，每台交换机都认为自己是根桥

根桥所有参与生成树选举的端口，都一定是指定端口

根桥交换机指定端口直连的交换机端口，都一定是指定端口

根桥：在参与生成树选举的网络里面 桥id肯定是最小的

备份根桥：在参与生成树选举的网络里面 桥id肯定是次优的存在

影响根桥选举的因素：

   1)优先级（交换机默认优先级是32768）越小越优先，0的优先级最高。
​2)优先级一样，看MAC地址表，最小的就是根桥。
​3）两种方式：优先级最小、MAC地址最小

八、根端口的选举

非根交换机在选举根端口时分别依据该端口的根路径开销、桥ID、对端PID和本端PID（接了hub的情况才会用到本端PID）

未被选举为根端口或指定端口的为预备口

九、端口五种转换状态

disable（端口未启用状态或初始状态，端口不处理任何数据端口状态为down）禁用状态。端口即不处理和转发BPDU报文，也不转发用户流量

blocking（阻塞状态，维持20秒）阻察状态。端口仅仅能接受并处理BPDU，不能转发BPDU，也不能转发用户流量。此状态是预备端口的最终状态

listening（监听状态，参与生成树计算，接受并发送BPDU报文维持15秒）侦听状态 端口可以转发BPDU报文，但不能转发用户流量

learning（学习状态，端口不转发用户流量，学习MAC表，参与生成树计算，接受并发送BPDU报文，防止环路维持15秒）学习状态端口可以根据收到的用户流量构建MAC地址表，但不转发用户流量。增加学习状态为了防止临时环路

forwarding（转发状态）转发状态端口即可以转发用户流量也可以转发BPDU报文，只有根端口或指定端口才能进入Forwarding状态

十、STP的一些命令

Stp enable 关闭生成树
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Display mac-address查看MAC地址表
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Stp priority 设置交换机优先级（取值范围0-61440，默认优先级32768）
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Display STP 查看生成树日志
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Display stp brief查看接口是什么端口
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stp cost cost命令取决于路径开销计算方法：
使用华为的私有计算方法时，cost取值范围是1～200000。 
使用IEEE 802.1d标准方法时，cost取值范围是1～65535。 
使用IEEE 802.1t标准方法时，cost取值范围是1～200000000。
stp pathcost-standard { dot1d-1998 | dot1t | legacy }命令用来配置指定交换机上路径开销值的标准。
stp mode { mstp | stp | rstp }命令用来配置交换机的生成树协议模式
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修改生成树优先级：
Stp pri +优先级数（0-61440）必须是4096的倍数
32768 交换机默认优先级 *2得到B类地址总数
65536 B类地址总数 /2 得到交换机默认优先级

注意：想要一个交换机一定为根桥，修改优先级，优先级可以为0。 在后面加入新设备时，要使原根桥不变可以增大加入的新设备的优先级。 交换机默认情况下直连的路径开销最小，但人工修改后则修改的可以为最小。