生成树协议原理与配置共46页
《生成树协议》课件
全性，保障网络的稳定和安全。
源自文库
生成树协议的新技术应用
云计算
在云计算环境中，生成树协议将应用于虚拟网络 ，优化数据中心的资源利用率和网络性能。
物联网
在物联网领域，生成树协议将应用于设备之间的 通信，实现高效、可靠的数据传输。
边缘计算
在边缘计算领域，生成树协议将应用于边缘节点 之间的通信，提高数据处理和传输的效率。
选择协议类型
配置交换机参数
确定要使用的生成树协议类型，如STP（ Spanning Tree Protocol）或RSTP（ Rapid Spanning Tree Protocol）。
为交换机配置生成树协议的相关参数，如 交换机端口的状态、优先级值和路径开销 等。
启用生成树协议
监控与调试
在交换机上启用生成树协议，以启动协议 的运行。
优化生成树的负载均衡
流量工程
通过流量工程，合理分配网络带 宽，避免某些路径过载而其他路 径闲置的情况发生，实现网络的
负载均衡。
采用多路径技术
多路径技术可以同时利用多条路 径传输数据，实现负载均衡和容
错。
动态调整负载
根据网络流量的变化和网络状态 的变化，动态调整负载分布，实 现网络的负载均衡和高效利用。
生成树的更新
当网络拓扑发生变化时， 生成树协议会重新构建生 成树，以确保网络的连通 性和可靠性。
生成树协议原理
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
生成树协议原理及配置
生成树工作原理以及配置
1 工作原理
生成树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。
1.1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。但测试时部分以太网业务的倒换时间为0或小于几个毫秒，原因是内部具有较大缓存。SDH保护倒换动作对MAC层是不可见的。这两个层次的保护可以协调工作，设置一定的“拖延时间”（hold-off），一般不会出现多次倒换问题。
STP 生成树协议配置
STP 生成树协议配置
协议名称：STP（生成树协议）配置
一、背景
生成树协议（Spanning Tree Protocol，简称STP）是一种用于构建冗余网络拓扑的协议，它通过自动选择一个主干路径，将冗余路径阻塞，从而确保网络中不存在环路，提高网络的可靠性和稳定性。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配置和管理STP。
二、配置步骤
1. 确认网络拓扑
在配置STP之前，需要对网络拓扑进行全面了解和确认。包括网络设备的类型、数量、连接方式等信息。
2. 选择根桥
根桥是生成树协议中的核心设备，它是整个网络的根节点。根据网络拓扑，选择一个合适的设备作为根桥，并将其配置为根桥。
3. 配置桥优先级
在生成树协议中，每个设备都有一个桥优先级，优先级越低，设备被选为根桥的可能性越大。根据网络需求，配置各个设备的桥优先级。
4. 配置端口优先级
每个设备的端口也有一个优先级，优先级越低，设备被选为根桥上的端口的可能性越大。根据网络需求，配置各个设备的端口优先级。
5. 配置端口类型
STP支持多种端口类型，包括指定端口、非指定端口和根端口。根据网络需求，将各个端口配置为相应的类型。
6. 配置端口成本
STP通过端口成本来选择最佳路径，成本越低，路径被选中的可能性越大。根据网络需求，配置各个端口的成本。
7. 配置端口状态
STP中的端口有三种状态：阻塞、学习和转发。根据网络需求，配置各个端口的初始状态。
8. 验证配置
在完成以上配置后，需要验证STP的配置是否生效。可以通过查看设备的状态和日志信息，确认生成树协议的运行情况。
STP协议原理及配置
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。
STP生成树原理和配置
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/RSTP
1. 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，
STP原理与配置
STP原理与配置
STP原理与配置
1.⼴播风暴
环路会引起⼴播风暴，同时⽹络中的主机会收到重复数据帧。
2.STP的作⽤
STP通过阻塞端⼝消除环路，并能够实现链路备份的⽬的。
3.STP操作
1）选择根⽹桥：所有交换机中，Router-id最⼩的就是根⽹桥。
2）选择根端⼝：根端⼝在⾮根⽹桥上，是⾮根⽹桥上到达根⽹桥路径最短的那个端⼝。与根⽹桥直连的端⼝为根端⼝
3）选择指定端⼝：根⽹桥上的所有端⼝都是指定端⼝
4）阻塞端⼝，⾮指定端⼝：未被选举为根端⼝或指定端⼝的为阻塞端⼝
4.BPDU
BPDU包含桥ID，路径开销，端⼝ID等参数。STP选举的过程，都是通过BPDU来选举的
Message Age：配置BPDU在⽹络中传播的⽣存期
Max Age：配置BPDU在设备中能够保存的最⼤⽣存期
Hello Time：配置BPDU发送的周期
Forward Delay：端⼝状态迁移的延时
5.BPDU的两种类型
配置BPDU和TCN BPDU
配置BPDU包含了桥ID，路径开销，和端⼝ID等参数。在⽹络拓扑稳定以后，只有根桥主动配置BPDU，其他交换机在收到上游传来的配置BPDU后，才会发送⾃⼰的配置BPDU。
TCN BPDU是指下游交换机感知到拓扑发⽣变化是向上游发⽣的拓扑变化通知。
6.根桥故障：⾮根桥会在BPDU⽼化后开始重新选举根⽹桥，时间是Max Age+2倍Forward Delay=50s左右
7.直连链路故障：当其中⼀台交换机检测到直连链路出现物理故障后，会将预备端⼝转化为根端⼝
这台交换机的预备端⼝会在30s后恢复到转发状态（2倍的转发延迟时间）
《生成树协议》课件
生成树协议的优缺点
1 优点
提高网络的可用性和性能，减少网络中断和故障的影响。
2 缺点
占用网络带宽和资源，需要一定的配置和调优才能发挥最佳效果。
生成树协议的未来发展展望
未来，生成树协议将更加智能化和自适应，结合机器学习和人工智能技术，实现更高效和弹性的网络架 构。
生成树协议的作用和意义
生成树协议的作用在于提高网络的可靠性和稳定性，确保通信路径的高效和可用性，从而提升整个网络 的性能。
生成树协议的实现原理
1
BPDU交换
通过交换生成树协议的帧（BPDU）来协商网络中的节点，确定主干路径和边缘 节点。
2
冲突检测和环路排除
使用树算法和冗余信息，检测和排除可能导致环路的冲突和链路。
《生成树协议》PPT课件
欢迎来到《生成树协议》PPT课件，本课程将带您深入了解生成树协议的重 要性和应用，探索其实现原理以及未来的发展。
生成树协议的介绍
生成树协议是网络通信中一种关键的路由协议，用于构建具有自主冗余和高效环路排除的网络体系结构。
生成树协议的定义
生成树ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ议是一种动态路由协议，通过自动选择网络中的主干路径，实现冗余拓扑的优化和环路的排除。
3
自动调整和更新
根据网络变化实时更新生成树，确保网络拓扑的最优和一致。
生成树协议的常见应用场景
生成树协议原理与配置
用于显示生成树中某端口相关状态
5．show spanning-tree vlan
用来显示指定VLAN的生成树内容
6．show spanning-tree summary
用于2显021示/5/2生7 成树总结
27
10.3.1 show spanning-tree
2021/5/27
28
10.3.1 show spanning-tree
26
9.3 生成树协议诊断
1．show spanning-tree
显示生成树协议中交换机及其端口的情况
2．show spanning-tree blockedports
显示处于阻塞状态的端口
3．show spanning-tree detail
显示生成树详细信息
4．show spanning-tree interface
2021/5/27
14
9.2.3 根网桥选举
每台交换机启动时都假设自己是根网桥，从自己的所有可 用端口发送配置BPDU，并在自己的BPDU包中声明这一点， 同时该BPDU中还包含自己的网桥号。 当一台交换机收到其他交换机发送来的BPDU时，会检查对 方交换机的网桥号，如果对方的网桥号比自己小，则此交 换机将不再声称自己是根网桥，而是将对方网桥号写入根 网桥号字段。 网络中的所有交换机都进行这样的操作。最后，网络中具 有最小网桥号的交换机将成为根网桥。
生成树协议配置及命令
生成树
生成树协议用于网络环路的情况下逻辑堵塞网络环路
生成树协议工作原理：
1.选择根网桥
1.根据ID好越小优先级越高，相同的情况下比较MAC 越小的优先级越高
2.选择根端口
1.成本路径
2.直连网桥ID最小
3.端口ID最小
3.选择指定端口
1.路径成本
2.网桥ID值较小
3.端口ID值较小
实验拓扑图如下：
第一步配置所有交换机对点端口为“trunk”模式
交换机1：
Switch(config)#int r f0/1 - 3
Switch(config-if-range)#sw mo tr
交换机2：
Switch(config)#int r f0/1 - 3
Switch(config-if-range)#sw mo tr
交换机3：
Switch(config)#int r f0/1 - 2
Switch(config-if-range)#sw mo tr
交换机4：
Switch(config)#int r f0/1 - 2
Switch(config-if-range)#sw mo tr
交换机5：
Switch(config)#int r f0/1 - 2
Switch(config-if-range)#sw mo tr
配置各个交换机的VTP
交换机1：
Switch(config)#vtp d lgzzsa
Domain name already set to lgzzsa.
Switch(config)#vtp mode server（“server”服务器模式；“client”客户端模式；“transparent”透明模式）
生成树协议(STP)及其原理
1949年，心理学家Hebb实现了对脑细胞之间相互影响的数学描述，从心理学 的角度提出了至今仍对神经网络理论有着重要影响的Hebb学习法则。
1958年，E.Rosenblatt提出了描述信息在人脑中贮存和记忆的数学模型，即著 名的感知机模型（Perceptron）。
2.生成树算法SPA
生成树算法SPA
2.1 生成树算法SPA： 在STP协议中定义了根桥（Root Bridge）、根端口（Root Port）、指定端口
（Designated Port）、路径开销（Path Cost）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 Tree Algorithm）。
致力于提供IT专业 全教学生命周期解决方案
4 新连接机制时期（1986-现在） 神经网络从理论走向应用领域，出现了神经网络芯片和神经计算机。 神经网络主要应用领域有：模式识别ห้องสมุดไป่ตู้图象处理（语音、指纹、故障检测和
图象压缩等）、控制与优化、预测与管理（市场预测、风险分析）、通信等。
致力于提供IT专业 全教学生命周期解决方案
的作用正在于此，一旦桥接器/交换机检测到故障，生成树协议就能立即重新配置，启用备份链路， 保证网络的连通。
精选-STP原理与配置
E0/3
3
PCB 00-0D-56-BF-88-20
E0/5
E0/6 SWB
目的MAC地址
00-0D-56-BF-88-10 ..... .....
目的端口
E0/2 ..... .....
目的MAC地址
00-0D-56-BF-88-10 ..... .....
目的端口
E0/5 ..... .....
:Enabled
Port Role
:Root Port
Port Priority
:128
Port Cost(Dot1T ) :Config=auto / Active=199999
Designated Bridge/Port :0.4c1f-cc45-aacc / 128.20
Port Edged
:Config=default / Active=disabled
LANA
LANB
LANC
SWC
32768. 00e0-fc41-43b9
LAND
LANE
Page12
生成树基本计算过程－选举非根交换 机的根端口
Root Bridge
SWA 32768.00e0-fc16-ee43
Root Port
32768. 00e0-fc41-4259
LANA
LANB
生成树协议
（3）生成树协议重新计算是繁冗的。恰当地设置主机连接端口(这样就不会引起重新计算)，推荐使用快速 生成树协议。
（4）生成树协议可以有效的抑制广播风暴。开启生成树协议后抑制广播风暴，络将会更加稳定，可靠性、安 全性会大大增强。
谢谢观看
工作原理
生成树协议工作原理:任意一交换机中如果到达根桥有两条或者两条以上的链路.生成树协议都根据算法仅仅 保留一条，把其他切断，从而保证任意两个交换机之间只有一条单一的活动链路。因为这种生成的这种拓扑结构， 很像是以根交换机为树干的树形结构.故为生成树协议。
简介
生成树协议（英语：Spanning Tree Protocol，STP），是一种工作在OSI络模型中的第二层(数据链路层) 的通信协议，基本应用是防止交换机冗余链路产生的环路.用于确保以太中无环路的逻辑拓扑结构.从而避免了广 播风暴,大量占用交换机的资源.
生成树协议
通信协议
01 工作原理
03 工作过程 05 特点
目录
02 简介 04 功能
生成树协议（英语：Spanning Tree Protocol，STP），是一种工作在OSI络模型中的第二层(数据链路层) 的通信协议，基本应用是防止交换机冗余链路产生的环路.用于确保以太中无环路的逻辑拓扑结构.从而避免了广 播风暴,大量占用交换机的资源。
华为生成树协议原理
华为生成树协议原理
华为生成树协议（Huawei Spanning Tree Protocol，HSTP）是华为公司研发的一种用于构建网络拓扑结构的协议。该协议通过在网络中建立一棵生成树，实现网络的高可用性和可靠性。本文将介绍华为生成树协议的原理及其在网络中的应用。
一、生成树协议的背景和意义
在大型企业或机构的网络中，通常会有多个交换机连接在一起，形成一个复杂的网络拓扑结构。这样的网络结构可能存在环路，当发生链路故障时，数据包可能会在环路中不断循环，导致网络拥塞和性能下降。为了解决这个问题，生成树协议被提出。
生成树协议可以通过在网络中选择一个主干路径，将其他冗余路径进行屏蔽，从而消除环路，保证数据在网络中的正常传输。当网络中的某条链路发生故障时，生成树协议可以自动调整网络拓扑，选择新的主干路径，实现网络的快速恢复。
二、华为生成树协议的工作原理
华为生成树协议主要由以下几个步骤组成：
1. 建立拓扑结构：在网络中，每个交换机都会发送生成树协议的消息，用于发现相邻交换机并建立拓扑结构。交换机会根据收到的消
息，计算出生成树中的根节点和各个交换机的距离。
2. 选择根交换机：每个交换机会根据收到的消息，选择距离最近的交换机作为根交换机。根交换机的选择是通过比较交换机之间的优先级和MAC地址来确定的。
3. 计算最短路径：根交换机会向其他交换机发送最短路径消息，其他交换机会根据收到的消息，计算到根交换机的最短路径。交换机会记录下到根交换机的路径和距离，并将消息继续传递给其他交换机。
4. 构建生成树：根交换机会根据收到的消息，构建生成树。生成树是一棵以根交换机为根节点的树状结构，每个交换机都有一个指向上一级交换机的指针，形成了一条从叶子节点到根节点的路径。
stp生成树协议的基本配置
stp生成树协议的基本配置
介绍
在计算机网络中，stp（Spanning Tree Protocol）生成树协议用于构建一个无环
路的网络拓扑，以确保数据在网络中能够稳定地传输。本文将详细介绍stp生成树协议的基本配置。
目录
•stp生成树协议简介
•stp生成树协议的作用
•stp生成树协议的基本原理
•stp生成树协议的基本配置步骤
–步骤一：确定根桥
–步骤二：选择根端口
–步骤三：选择非根端口
•stp生成树协议的配置示例
•常见问题与解决方法
•总结
stp生成树协议简介
stp生成树协议是一种用于构建无环路网络拓扑的协议，它可以避免网络数据包在
网络中形成环路而导致数据传输异常。通过选择一个网络中的根桥（root bridge）和根端口（root port），stp生成树协议可以动态地调整网络的路径，从而达到
将冲突和环路最小化的目标。
stp生成树协议的作用
stp生成树协议的主要作用是避免网络环路，确保数据在网络中能够稳定地传输。
在一个拓扑中，如果存在环路，数据包会在环路中循环传递，导致网络拥堵、数据包丢失等问题。通过使用stp生成树协议，可以自动选择最佳的路径，避免这些问题的发生。
stp生成树协议的基本原理
stp生成树协议的基本原理是通过选择一个网络中的根桥和根端口，以及通过计算最短路径树（Shortest Path Tree，SPT）来构建一个无环路的网络拓扑。在网络中，每个交换机都有一个优先级（Priority）值，优先级越高的交换机在选举根桥时具有更高的优先级。根桥是网络中的主交换机，它是生成树的根节点。