现代交换技术STP初始化与收敛
简述stp的工作步骤
简述stp的工作步骤STP（Spanning Tree Protocol）是一种用于构建冗余网络拓扑的协议，它避免了网络中的环路，并确保数据在无环网络中进行传输。
STP的工作步骤主要包括：BPDU交换、根桥选举、端口状态转换、环路消除和网络恢复。
首先，STP通过交换BPDU（Bridge Protocol Data Units）来实现对网络中的所有交换机之间的通信。
BPDU包含了发送交换机的信息，例如其MAC地址、优先级和成本等。
通过将BPDU发送到网络中的所有端口，交换机能够在网络中建立起树状拓扑，并通过选择一个交换机作为根桥来确定网络的根部。
在这一过程中，STP会检查每个BPDU的信息，并根据优先级和成本来确定根桥。
根据传递BPDU的路径，所有交换机都会利用STP算法选举一个根端口和一个根端口的优先级。
根端口是一个到达根桥的最佳路径，而根端口的优先级是根据交换机的优先级和成本计算得出的。
选举结束后，根据根端口的优先级确定每个交换机的角色，包括根交换机、根交换机的直接连接的交换机和从交换机。
在STP的工作过程中，端口会发生状态的转换，根据端口的角色和状态，包括根端口、指定端口、备用端口和非指定端口。
根端口是到达根桥的最佳路径的交换机的端口，指定端口是发送BPDU到树上的其他交换机的端口，备用端口是冗余备份端口，非指定端口是既不是根端口也不是指定端口的端口。
通过检查和更新这些端口的状态，STP能够确保网络中不存在环路，并且数据能够顺利地在网络中传输。
STP还能够消除网络中的环路，以保证数据的正常传输。
当网络中存在环路时，STP算法通过选择一个端口进行阻塞，以防止数据在环路中无限循环。
当环路被消除后，STP会选择另一个端口进行激活，以确保数据能够正常地传输。
最后，当网络中的拓扑发生变化时，STP能够使网络恢复正常。
当一个交换机或链路发生故障时，STP能够迅速调整网络的拓扑，并重新计算路径，以确保数据能够正常传输。
stp 收敛过程-概述说明以及解释
stp 收敛过程-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在计算机网络中，STP（Spanning Tree Protocol）是一种用于构建冗余网络并防止环路发生的协议。
STP的主要作用是在网络中选择一条最佳路径，同时排除其他冗余路径，以确保网络的稳定和高效运行。
本文将重点讨论STP的收敛过程，即网络中所有节点达成一致并选择出一条最佳路径的过程。
在实际网络中，STP的收敛速度影响着网络的性能和可靠性，因此深入了解STP的收敛过程及优化方法对于网络管理人员至关重要。
在接下来的正文部分，我们将从STP的基本概念入手，介绍STP的工作原理和机制；然后深入分析STP的收敛过程，探讨在网络中实际发生环路时STP是如何解决的；最后将探讨STP的收敛优化方法，帮助读者更好地理解和应用STP协议。
通过对STP收敛过程的全面讨论，有助于读者加深对网络协议的理解，提高网络管理的效率和性能。
1.2 文章结构本文将分为三个部分来探讨STP的收敛过程。
首先，在引言部分，将对STP的基本概念进行概述，并介绍本文的结构和研究目的。
接着，正文部分将深入探讨STP的收敛过程，包括其基本概念、收敛过程分析以及收敛优化方法。
最后，在结论部分，将对STP的收敛过程进行总结，并探讨未来可能的研究方向，最终得出本文的结论。
通过以上结构，读者将能够全面了解STP的收敛过程，以及可能的优化方法和未来发展方向。
1.3 目的本文旨在深入探讨STP（Spanning Tree Protocol）的收敛过程，通过对STP的基本概念、收敛过程分析以及收敛优化方法的介绍，帮助读者更好地理解STP在网络中的作用和机制。
同时，通过对STP收敛过程的研究和总结，旨在为网络工程师提供一些实用的方法和技巧，以优化和改善网络中的环路和冗余，提高网络的性能和稳定性。
最终目的是希望通过本文的分享和讨论，促进网络技术的进步和发展，为网络管理和优化提供有益的参考和指导。
2.正文2.1 STP的基本概念STP即Spanning Tree Protocol，是一种网络协议，用于在局域网中防止数据包在网络中无限循环。
(整理)现代交换技术STP生成树协议
STP生成树协议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。
生成树初始化与收敛
生成树初始化与收敛STP建立一个根节点，称为根网桥，并构建了一种拓扑，在这种拓扑中，网络中每一个节点都只有一条路径可以到达，最终生成的树起源于根节点，不属于最短路径树的一部分冗余链路会被阻塞，因为这样的路径被阻塞了，所以实现一个无环路的拓扑是有可能的。
在阻塞链路上收到数据帧将会被丢弃。
STP需要网络设备互相交换消息来检测桥接环路，交换机发送的用于构建无环路拓扑的消息称为网桥协议数据单元。
阻塞端口会不断收到BPDU，以保证当活动路径或设备发生故障的时候，仍然可以计算出一棵新的生成树。
BPDU将提供足够的信息，所有交换机利用此信息可以完成以下的工作：选择一台单独的交换机作为生成树的根。
计算它自身到根交换机的最短路径。
对于每一个LAN网段，指定一台交换机作为最接近的交换机，称它为指定交换机，指定交换机处理所有从LAN到根交换机的通信。
每个非根交换机选择自身的一个端口作为根端口，它是到根交换机路径最短的接口。
在每个网段上选择属于生成树一部分的端口作为指定端口，非指定端口将被阻塞掉。
1．STP四步初始化原则STP在建立无环路逻辑拓扑时候，STP必须遵守“STP 四步初始化原则”，即：第1步：最低的根BID。
第2步：最低的路径开销到根桥。
第3步：最低的发送方BID。
第4步：更低的端口ID。
当一台网桥设备加电起动时，按照（Hello Time）时间间隔为2秒频率向所有端口发送BPDU，网桥通过以上4个步骤来确定每个端口得到最优先的BPDU。
如果自己最优先，则发送个对方，否则停止发送，接受对方的BPDU。
如果在20秒时间未能收到对方发来的优先级高的BPDU的话，则又开始重新发送BPDU来确认最优的BPDU。
2．生成树收敛的3个步骤当交换机（网桥）全部加电时，所有的网桥全部向连接端口发送BPDU信息，然后立即进入STP无环路逻辑拓扑计算。
生成树从拓扑初始化到收敛成一个无环路的拓扑结构，可以分成3个步骤。
第1步：选择根桥（Root Bridge），唯一的根桥被选举。
简述stp协议状态机的工作机制
简述stp协议状态机的工作机制STP（Spanning Tree Protocol）是一种网络协议，用于在具有冗余链路的以太网中防止环路的发生。
STP通过选择一个主干路径，并将其他冗余路径阻塞，以确保数据在网络中传输时不会出现环路，从而避免广播风暴和数据包循环。
STP的状态机工作机制如下：1.初始化（Initialization）状态：在初始化状态下，所有的交换机都认为自己是根交换机，并且发送根交换机优先级最低的BPDU （Bridge Protocol Data Unit）消息。
交换机将进入下一个状态。
2.活动（Listening）状态：在活动状态下，交换机接收和处理来自其他交换机的BPDU消息。
它将比较接收到的BPDU消息的优先级、MAC地址等信息，并选择根交换机。
交换机将继续发送自己的BPDU 消息，以便通知其他交换机。
3.学习（Learning）状态：在学习状态下，交换机继续接收和处理来自其他交换机的BPDU消息，并开始学习网络拓扑信息。
它将记录其他交换机的MAC地址和对应的接口，并构建交换表。
交换机将继续发送自己的BPDU消息。
4.阻塞（Blocking）状态：在阻塞状态下，交换机选择一个最佳路径，并将其他冗余路径阻塞。
阻塞状态的交换机不会转发数据帧，但会继续发送BPDU消息以维持网络拓扑。
5.转发（Forwarding）状态：在转发状态下，交换机已经选择了最佳路径，并开始转发数据帧。
转发状态的交换机会根据交换表将数据帧发送到正确的目的地。
STP的状态机工作机制确保了网络中只有一个主干路径被激活，其他冗余路径被阻塞。
这样可以避免环路的发生，确保数据在网络中传输时的可靠性和稳定性。
当网络拓扑发生变化时，STP会根据新的拓扑信息重新计算最佳路径，确保网络仍然保持无环的状态。
简述stp的工作原理(一)
简述stp的工作原理(一)STP工作原理简介什么是STP？STP（Spanning Tree Protocol）是一种用于在局域网上防止数据包循环的网络协议。
当局域网中存在多个交换机时，数据包可能会在交换机之间不断循环，导致网络拥塞和性能下降。
STP通过选择和关闭冗余的链路，确保网络中不存在环路，从而保证网络的正常运行。
STP的工作原理STP的主要工作原理是通过选择一个交换机作为根桥（Root Bridge），然后计算每个交换机到根桥的最短路径，并关闭其他冗余路径，以避免数据包的循环传播。
下面是STP的具体工作流程：1.选择根桥：在网络中选择一个交换机作为根桥，该交换机有最小的桥优先级（Bridge Priority）。
如果存在多个优先级相同的交换机，则选择MAC地址最小的交换机作为根桥。
2.计算最短路径：每个交换机通过BPDU（BridgeProtocol Data Unit）交换计算到根桥的最短路径。
BPDU包含交换机的桥优先级、MAC地址和路径代价等信息。
交换机根据接收到的BPDU更新自己的最短路径表，并将自己的BPDU广播给其他交换机。
3.选择根端口：每个交换机根据最短路径表选择一个与根桥直接相连的端口作为根端口（Root Port）。
根端口是交换机到根桥最短路径的端口。
4.选择指定端口：除了根端口外，每个交换机还选择一个或多个指定端口（Designated Port），用于与下游交换机连接。
指定端口是该交换机到根桥最短路径的端口。
5.关闭冗余路径：为了防止网络中存在环路，STP会关闭某些端口来关闭冗余路径。
具体的关闭规则是，根桥的根端口和指定端口保持开启，其他交换机的非根端口和非指定端口关闭。
STP的优化为了提高STP的收敛速度和性能，人们对STP进行了一些优化，常用的优化技术包括以下几点：•RSTP：RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）是STP的改进版，主要优化了STP的收敛速度。
STP工作原理和工作过程
STP工作原理和工作过程一、STP工作原理STP（Spanning Tree Protocol）是一种网络协议，用于构建具有冗余路径的交换网络中的逻辑树形拓扑结构，以防止网络中的环路造成数据包的循环传输，从而导致网络拥塞和数据包丢失。
STP的工作原理主要包括以下几个方面：1.选举根桥STP通过选举根桥来确定整个网络中的根桥，根桥是拓扑结构中位于最上层的一个桥，它具有最小的优先级和MAC地址，所有其他桥都通过端口路径连接到根桥。
2.计算最短路径每个桥通过计算到根桥的最短路径来确定端口的状态，根据最短路径选择树的端口，进行端口状态的更新和转发。
3.防止环路STP通过关闭冗余路径上的某些端口，防止数据包在网络中形成环路，从而确保数据包在树状拓扑结构中沿正确路径传输，避免了网络拥塞和数据包丢失。
二、STP工作过程STP的工作过程包括以下几个步骤：1.桥ID的比较当桥启动时，每个桥都会向网络广播自己的桥ID，包括优先级和MAC地址，其他桥接收到这些信息后，比较桥ID的大小，优先级小的桥将成为根桥。
2.计算路径代价每个桥计算到根桥的路径代价，路径代价是根据链路的带宽确定的，路径代价小的桥被选为根桥到其他桥的最佳路径。
3.选择根端口每个桥选择到根桥的最短路径上的一个端口作为根端口，用于接收来自根桥的BPDU（桥协议数据单元）信息。
4.选择根端口每个桥选择到根桥的最佳路径，决定哪个端口作为根端口，关闭其他冗余路径上的端口。
5.转发数据包最后，每个桥根据根端口的状态转发数据包，确保数据包在树状拓扑结构中按照正确路径传输。
通过STP的工作原理和工作过程，可以有效地避免网络中的环路问题，构建出稳定可靠的拓扑结构，确保数据包在网络中的正常传输。
STP在现代网络中得到广泛应用，是构建可靠网络的重要组成部分。
交换机STP的概念及配置
交换机 STP 的概念及配置(一)交换机 STP 的概念及配置(一)生成树协议 (Spanning Tree Protocol,STP) 是交换式以太网中的重要概念和技术，该协议的目的是在实现交换机之间的冗余连接的同时 ,避免网络环路的出现，实现网络的高可靠性 .它通过在交换机之间传递桥接协议数据单元 (Bridge Protocol Tata Unit ,BPDU) 来互相告知诸如交换机的桥ID、链路性质、根桥(Root Bridge ) ID等信息，以确定根桥，决定哪些端口处于转发状态，哪些端口处于阻断状态，以免引起网络环路。
当交换机之间有多个 VLAN 时 Trunk 线路负载会过重，这时需要设置多个 Trunk 端口，但这样会形成网络环路。
STP 协议便可以解决这一问题。
当同一台交换机的两个端口形成环路时，STP 端口全值用来决定哪个口是交换状态的，哪个口是阻断的。
可以通过配置端口权值来决定两对 Trunk 个走哪些 VLAN ，有较高权值的端口 (优先级数字较小的) Vlan 将处于转发状态，同一个 VLAN 在另一个 Trunk 有较低的权值(优先级数字较大) ，则将处于阻断状态。
即同一个 VLAN 在一个 Trunk 只在一个 Trunk上发送接受STP 的基本思想是：在网桥之间传递一种特殊的协议报文 -BPDU (Bridge Protocal Data Unit )， IEEE802.1D 协议中将这种特殊的协议报文称为“桥协议数据单元”或“配置消息”相关概念：*根网桥( Root Bridge ) :从网络中所有的网桥中选择一个根网桥作为拓扑的树根。
*最短路径开销( Shortest Path Cost ):本网桥到根网桥的最短距离。
*指定网桥( Designated Bridge ) :对于每个网段(不包括交换机，但可包括 Hub 或连接两台交换机的一段网线) ，需选出距离根网桥最近的网桥作为指定网桥。
图解STP：你可能不用，但是不能不懂
图解STP：你可能不用，但是不能不懂网络环路现在我们的生活已经离不开网络，如果我家断网，我会抱怨这什么破网络，影响我刷抖音、打游戏；如果公司断网，那老板估计会骂娘，因为会影响到公司正常运转，直接造成经济损失。
网络通信中，通常是以一条链路能够正常工作为前提，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。
在冗余的网络环境中，任意一条链路发生故障断开，都不会影响网络，直接使用其它链路继续转发数据，解决单点故障的隐患。
但同时也带来了另外的网络问题。
这种组网会构成二层环路，会引发广播风暴、重复帧、MAC 地址漂移等问题，严重时会占满链路带宽，或打爆设备 CPU ，导致设备无法正常工作，最终造成网络瘫痪。
当然，在实际的网络中，不少二层环路是由于人为的错误操作导致的，比如接错了网线。
举个栗子：大刘的主机想要与小美的主机进行通信，现在只知道小美主机的IP 地址，不知道 MAC 地址。
有 IP 地址，就可以通过 ARP 协议来获取小美主机的MAC 地址。
我们来看看有冗余的网络中数据交换的过程：1.大刘主机向交换机A 发送ARP 广播帧，来解析小美主机的MAC 地址；1.交换机 A 收到广播帧后，查看自己的 MAC 地址表，没找到相应的表项，就向所有端口（除接收端口之外）泛洪这个广播帧。
也就是向 G0/1 和 G0/2 两个端口泛洪广播帧；1.交换机 B 和交换机 C 收到广播帧后，没有对应 MAC 地址表项，也将广播帧所有端口（除接收端口之外）泛洪出去；1.小美主机终于收到了大刘发送的 ARP 广播帧，发现是查询自己的 MAC 地址后，小美主机将会通过单播帧返回自己的 MAC 地址；1.这个过程看似正常，大刘主机发送的 ARP 广播帧顺利到达小美主机，小美主机也进行了响应，但是网络中广播帧的传输还没有结束。
stp原理
stp原理STP原理。
STP（Spanning Tree Protocol）是一种用于构建冗余路径的网络协议，它可以防止网络中出现环路，确保数据在网络中能够正常传输。
STP原理是如何工作的呢？下面我们来详细介绍一下。
首先，STP通过选举出一个根桥（Root Bridge），所有的交换机都将以根桥为参照物来构建冗余路径。
根桥是整个网络中的核心，它具有最小的桥ID，作为数据传输的起点。
其次，每个交换机通过发送BPDU（Bridge Protocol Data Unit）来交换信息，BPDU包含了交换机的ID、端口优先级、路径代价等信息。
通过比较接收到的BPDU，交换机可以确定到达根桥的最佳路径，并将其它端口阻塞，从而避免出现环路。
然后，当网络中某个链路出现故障时，STP会重新计算路径，选择新的最佳路径来传输数据，确保网络的可靠性和稳定性。
最后，STP还可以通过端口状态的改变来优化网络的性能，当某个端口不再是最佳路径时，STP会重新计算路径，并将该端口阻塞，从而选择新的最佳路径。
总之，STP原理是通过选举根桥、交换BPDU、避免环路、重新计算路径和优化端口状态来确保网络的可靠性和稳定性。
它是构建冗余路径、防止网络中出现环路的重要协议，对于大型企业网络和数据中心网络来说，STP起着至关重要的作用。
在实际应用中，我们需要根据网络的规模和结构来选择合适的STP模式，比如常用的STP、RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）、MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）等。
同时，还需要注意STP的配置和优化，比如调整端口优先级、路径代价、端口状态转换的时间等参数，以达到更好的网络性能和可靠性。
综上所述，STP原理是网络中不可或缺的一部分，它通过选举根桥、交换BPDU、避免环路、重新计算路径和优化端口状态来确保网络的可靠性和稳定性。
在实际应用中，我们需要根据网络的规模和结构来选择合适的STP模式，并进行配置和优化，以达到更好的网络性能和可靠性。
（HCIP）一、STP回顾及RSTP改进
（HCIP）⼀、STP回顾及RSTP改进⼀、STP技术点回顾及RSTP的改进1、STP技术回顾1.1、STP的作⽤是：⼆层防环、冗余备份1.2、STP的端⼝⾓⾊有：DP：指定端⼝ RP：根端⼝ AP：阻塞端⼝（逻辑阻塞）1.3、STP的端⼝状态：转发状态：转发⽤户数据及转发报⽂学习状态：学习mac地址侦听状态（listening）：⽣成树此时已经根据交换机所接收到的BPDU⽽判断出了这个端⼝应该参与数据帧的转发。
阻塞状态（blocking）：逻辑上的阻塞、不参与帧转发关闭状态(disabled) ：不运⾏STP1.4、简述STP的⼯作原理在⼆层⽹络当中会选择⼀个根设备（root设备)在每个⾮根设备上会选择根端⼝(RP端⼝)在每个链路上⾯会选择⼀个指定端⼝（DP）阻塞端⼝在逻辑阻塞数（AP端⼝）1.5、端⼝（RP端⼝或者DP端⼝）的竟选规则（值越⼩越好）⽐较设备的BID(设备的优先级（4096的倍数）+设备的MAC地址)-----选举出根设备（ROOT设备）配置命令 [huawei]stp priority 4096查看端⼝⾓⾊状态： [huawei]dis stp brief该设备的该端⼝到达根设备（ROOT）的销值，开销值越⼩越好。
查看端⼝开销值：[huawei]dis stp interface g0/0/1其中port cost : config=auto /active=2000 这就是开销值⽐较发送设备的BID⽐较发送设备的PID（接⼝优先级默认值是１２８+接⼝ID）⽐较⾃⼰的PID2、STP技术的不⾜点⼆层⽹终运⾏stp后整个⽹络的收敛时间致少30S交换机有AP端⼝，RP端⼝down掉场景需要30S才能收敛完成交换机上没有AP端⼝，RP端⼝down掉场景需要50S才能收敛完成运⾏STP的交换机连接⽤户终端场景,终端设备想要上⽹，需要30S等待时间STP的拓扑变更机制⽐较繁琐端⼝⾓⾊（AP端⼝定义不是特别明确）和端⼝状态（有些端⼝状态作⽤是重复的）3、RSTP对STP的改进3.1、报⽂格式的改进：RSTP充分利⽤了RSTP BPDU报⽂⾥⾯的flag字段3.2、端⼝⾓⾊增加和端⼝状态的减少增加：BP端⼝ backup port作⽤：阻塞⽤户数据，BP端⼝是DP端⼝的备份减少：把STP协议当中的前⾯三种状态合为⼀种状态，就是discarding状态3.3、P/A机制报⽂格式的改进 RSTP充分利⽤了RST BPDU报⽂⾥⾯的flag字段作⽤：其⽬的是使⼀个指定的端⼝尽快进⼊Forwarding状态产⽣条件：1、点到点的全双⼯， 2、两端⼝之间是RP和DP之间P/A机制的原理:两台交换机SW1和SW2之间连接，由于SW1的BID是4096，SW2的BID是8192，因为SW1会主动向SW2发送P位置的BPDU报⽂（此时的SW1的情况Discarding端⼝⾓⾊是DP）当SW2收到之后同步变量（阻塞除边缘端⼝外的其他端⼝，防⽅出现环路）同步好之后 SW2会发送⼀个A置位的BPDU报⽂给SW1（SW2的情况Forwarding端⼝）当SW1收到A置位的BPDU报⽂，端⼝⽴即进⼊Forwarding⼆、STP技术的不⾜点（详细介绍）问题⼀、stp从初始状态到完全收敛⾄少需要经过30s问题⼆、交换机有AP端⼝，RP端⼝down掉场景问题三、交换机⽆AP端⼝，RP端⼝down掉场景SWB与SWA的直连链路down掉，则SWC的AP端⼝切换成DP端⼝并进⼊转发状态⼤约需要50s⼩结：如果该AP端⼝可以收到BPUD的话，收敛时间是30S如果该AP端⼝不可以收到BPDU的话，收剑时间是50%问题四、运⾏STP的交换机连接⽤户终端场景交换机连接终端的链路进⼊转发需要经过30s问题五、STP的拓扑变更机制先由变更点朝根桥⽅向发送TCN消息，收到该消息的上游交换机就会回复TCA消息进⾏确认最后TCN消息到达根桥后，再由根桥发送TC消息通知设备删除桥 MAC地址表项，机制复杂，效率低下。
STP（生成树）的概述和工作原理
STP（⽣成树）的概述和⼯作原理TP简介STP - Spanning Tree Protocol（⽣成树协议）逻辑上断开环路，防⽌⼴播风暴的产⽣当线路故障，阻塞接⼝被激活，恢复通信，起备份线路的作⽤⼆、STP的概述交换⽹络环路的产⽣⼴播风暴的形成多帧复制MAC地址表紊乱三、STP⼯作原理⽣成树算法及验证BPDU（桥协议数据单元）STP的收敛四、⽣成树的算法1、⽣成树算法分为3个步骤选择根⽹桥（Roo Bridge）选择根端⼝（Root Ports）选择指定端⼝（Designated Ports）2、⽹桥ID（BID）⽹桥ID是唯⼀的选择交换⽹络中⽹桥ID最⼩的交换机成为根⽹桥3、以此拓扑为例，介绍STP的计算过程根据⽹桥ID选择根⽹桥4、选择根端⼝的依据到根⽹桥最低的根路径成本直连的⽹桥ID最⼩端⼝ID最⼩根路径成本：⽹桥到根⽹桥的路径上所有链路的成本之和5、带宽与路径成本的关系6、端⼝ID7、在⾮根⽹桥上，选择⼀个根端⼝（RP）8、指定端⼝根桥上的端⼝全是指定端⼝在每个⽹段上，选择1个指定端⼝⾮根桥上的指定端⼝，选择顺序。
根路径成本较低所在的交换机的⽹桥ID的值较⼩端⼝ID的值较⼩9、在每个⽹段选择⼀个指定端⼝（DP）既不是根端⼝也不是指定端⼝，STP将这个端⼝阻塞（block）10、最终形成逻辑结构⽆环拓扑三层交换机的⽣成树协议选举五、BPDU桥协议数据单元Bridge Protocol Data Unit -桥协议数据单元使⽤组播发送BPDUBPDU类型配置BPDU拓扑变更通告（TCN）BPDUBPDU报⽂字段根⽹桥ID、根路径成本、发送⽹桥ID、端⼝IDSTP利⽤BPDU选择根⽹当交换机启动时，假定⾃⼰是根⽹桥，在向外发送的BPDU中根⽹桥ID字段填写⾃⼰的⽹桥ID六、STP的收敛交换机端⼝的STP状态⽣成树计时器STP的计时器Hello时间转发延迟最⼤⽼化时间。
stp网络知识点总结
stp网络知识点总结STP的原理是通过交换机之间的广播协议在网络中建立一个树状结构，从而确定一条最佳路径，其核心思想是：在网络中选择一个根交换机，所有其他交换机都选择一条到根交换机的最短路径作为只有一条激活的路径（也就是树状结构）。
这样就可以确保数据只会按照这条路径进行传输，避免了环路问题的发生。
STP有很多的变种，比如RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol)和MSTP(Multiple Spanning Tree Protocol)，它们在STP的基础上做了一些改进和优化，使得网络收敛速度更快、更稳定。
而在实际应用中，我们也可以根据实际需求和网络环境来选择不同的STP变种。
STP的主要作用有以下几点：1.防止环路：最基本的作用当属防止网络出现环路，这样可以确保数据在网络中按照最佳路径传输，避免了网络拥堵和性能下降。
2.优化网络拓扑：通过选择一条最佳路径，可以进行网络优化，提高网络的可用性和性能。
3.动态故障转移：当网络中某个链路或交换机出现故障时，STP可以自动进行路径的重新计算，使得数据可以绕过发生故障的链路或交换机，确保网络的连通性不受影响。
4.节省网络资源：STP可以避免不必要的数据包转发，节省了网络带宽和交换机资源。
接下来我们将深入了解STP协议的工作原理、常见问题与优化技巧，希望能够对读者有所帮助。
STP协议的工作原理STP的工作原理是通过选举根交换机、计算树状结构和选择路径来实现的。
1.选举根交换机STP中先要选举一个根交换机，所有其他交换机将以该根交换机为参考进行路径选择。
选举根交换机的方法是通过比较交换机的优先级和MAC地址，优先级高的交换机优先成为根交换机，并且可以手动设置优先级。
如果优先级相同，则根据MAC地址的大小来决定。
2.计算树状结构选举出根交换机后，STP需要计算一棵树状结构，确定每个交换机到根交换机的最短路径。
这个计算过程是通过比较各个路径的代价来实现的，代价是由路径上各个链路的开销（比如带宽、延迟等）相加得出的。
STP实际操作(课程六)
<培训课六>STP实际操作STP(802.1D)一、STP 概述：STP（Spanning Tree Protocol）即IEEE 802.1D，其作用主要有三个，第一是eliminate logical loops消除逻辑环；第二自动选取最有效的网络路径；第三是当某条链路失效时，自动切换到备份链路，实现所谓的failover功能。
STP分STP(802.1D)、RSTP(802.1W)、MST(802.1S)、PVST/PVST+、RPVST/RPVST+.二、基本概念(802.1D)1、Bridge ID：优先级+MAC一个Bridge ID(BID)在STP数据包—BPDU中占8个字节，其中两个字节为Bridge Priority(0--65535)，6个字节为桥的MAC地址，缺省的桥的优先级值为32768。
2、Port ID：由两部分组成，在BPDU中共占用两个字节，高位字节为优先级，低位字节为端口号。
优先级值缺省为128。
3、Path Cost—路径值每条路径都有一个Cost值，是按本地交换机端口的入方向计算的。
用cost 值来计算两个设备之间的“距离”，计算原则是其值与带宽成反比，即高的带宽有低的cost值。
但值得注意的是每个厂家的设备所计算的标准不同，如一般情况下Cisco的100M帯宽下cost值是19，1G带宽下是4，10G带宽下是2，而IBM BNT交换机是按照802.1d 2004的标准，100M带宽是200000，在1G带宽下是20000，不同的cost值规范不会影响STP的正确工作。
4、BPDUBPDU（Bridge Protocol Data Unit），它是STP赖以工作、在交换机之间进行交互的二层数据帧，交换机所定义的参数、网络中拓扑的改变都通过BPDU 进行传递。
BPDU共分为二类，Configuration BPDU和Topology Change Noticfication BPDU。
交换机配置之STP生成树初始化与收敛分析
交换机配置之STP生成树初始化与收敛分析生成树初始化与收敛STP建立一个根节点，称为根网桥，并构建了一种拓扑，在这种拓扑中，网络中每一个节点都只有一条路径可以到达，最终生成的树起源于根节点，不属于最短路径树的一部分冗余链路会被阻塞，因为这样的路径被阻塞了，所以实现一个无环路的拓扑是有可能的。
在阻塞链路上收到数据帧将会被丢弃。
STP需要网络设备互相交换消息来检测桥接环路，交换机发送的用于构建无环路拓扑的消息称为网桥协议数据单元。
阻塞端口会不断收到BPDU，以保证当活动路径或设备发生故障的时候，仍然可以计算出一棵新的生成树。
BPDU将提供足够的信息，所有交换机利用此信息可以完成以下的工作：选择一台单独的交换机作为生成树的根。
计算它自身到根交换机的最短路径。
对于每一个LAN网段，指定一台交换机作为最接近的交换机，称它为指定交换机，指定交换机处理所有从LAN到根交换机的通信。
每个非根交换机选择自身的一个端口作为根端口，它是到根交换机路径最短的接口。
在每个网段上选择属于生成树一部分的端口作为指定端口，非指定端口将被阻塞掉。
1.STP四步初始化原则：STP在建立无环路逻辑拓扑时候，STP必须遵守“STP 四步初始化原则”，即：第1步：最低的根BID。
第2步：最低的路径开销到根桥。
第3步：最低的发送方BID。
第4步：更低的端口ID。
当一台网桥设备加电起动时，按照（Hello Time）时间间隔为2秒频率向所有端口发送BPDU，网桥通过以上4个步骤来确定每个端口得到最优先的BPDU。
如果自己最优先，则发送个对方，否则停止发送，接受对方的BPDU。
如果在20秒时间未能收到对方发来的优先级高的BPDU的话，则又开始重新发送BPDU 来确认最优的BPDU。
2．生成树收敛的3个步骤当交换机（网桥）全部加电时，所有的网桥全部向连接端口发送BPDU信息，然后立即进入STP无环路逻辑拓扑计算。
生成树从拓扑初始化到收敛成一个无环路的拓扑结构，可以分成3个步骤。
STP收敛时间
STP的收敛及高级特性STP算法总结步骤一：选举跟网桥选择网桥ID最小的步骤二：选择根端口1.选择端口到根网桥路径开销最小的2.选择发送方网桥ID最小的3.选择发送方端口ID最小的步骤三：选择指定端口1.选择网桥到根网桥路径开销最小的2.选择发送方网桥ID最小的3.选择发送方端口ID最小的步骤四：阻塞其它端口形成无环拓扑从图中可以看出，STP的拓扑变更后，收敛速度很慢（30-50秒），30秒到50秒的时间对于要求实施响应的业务数据（VOIP、视频会议、数据库交互业务）是无法忍受的，所以STP定义了一些加快收敛的机制。
加快STP收敛的方法：调整STP时间参数使用CISCO的STP增强特性进行协议的升级，使用RSTP或MSTP调整STP时间参数：switch(config)#spaning-tree VLAN # ( hello-time | forward-delay | max age ) #CISCO的STP增强特性portfast特性用来加快交换机上连接终端设备的边界端口（access）收敛速度的一种STP特性。
从理论上可以将STP的收敛时间变为0，即直接从disabled状态进入到forwarding状态。
portfast特性启用后并没有禁止STP，如果该端口下接STP交换机则仍然会执行正常的STP选举收敛。
portfast端口的状态变化不会触发TCNBPDU配置全局配置模式下: spanning-tree portfast default接口模式下: spanning-tree portfastplinkfast特性加快接入层交换机上联主备链路切换时间的一种快速收敛特性。
uplinkfast的注意事项：只在接入层交换机上部署，该接入层交换机上有且只有两条上行链路。
只针对接入层交换机的上行链路故障有用。
影响的是交换机上的所有VLAN。
网桥优先级和端口开销会增加，网格优先级变为49152 ，端口开销会增加3000 全局模式：spanning-tree uplinkfastBackbonefast特性加快间接链路故障STP收敛的一种特性。
RSTP的收敛详解
RSTP802.1w能与802.1D进行协商的，802.1W兼容802.1D协议。
802.1D，即STP是被动收敛，也叫等待收敛，因为要让几种计时器超时后才收收敛。
802.1W是主动收敛，因为它会主动去确认端口的状态。
802.1W保留了根桥（选举方式也STP的一样）、根端口，指定端口，选举原则与STP几乎一样。
但不包括blocking端口，但用替代端口代替alternative port（从其它<非同一个>的网桥收到比本地更好的BPDU的接口，即是到根的一个替代路径）和备份端口Backup port （从同一个网桥上收到比本地更优的BPDU的接口，提供了到同一链路的冗余的连接）来代替。
边缘端口：收到BPDU后，马上变成转发状态，跳过侦听和学习状态，直接进行转发状态，类似于STP的portfast端口。
点到点和共享是按双工模式来分的，点到点是全双工，共享模式是半双工。
Flag字段八位都用到了，proposal：建议位，建议怎么协商port Role：端口角色位，一共有四个角色，Alternative/Backup/Root/Designated Learning：学习状态Forwarding：转发状态Agreement:协商同意、一致位RSTP的版本为2，STP的版本为0RSTP的hello时间和最大老化时间也没有改变收到协商位的端口将进行转发状态。
RSTP要收敛协商的过程中是不依赖于任何计时器。
TCN会发给相边所有交换机，RSTP的TCP信息不依赖于根和计时器，这样就会马上收敛，收到TCN的交换机将收到所有MAC的信息列表。
缺点是增加了泛洪量。
RSTP收快速收敛的本质有三点：1.边缘端口；2.proposal 位；3.Agreement 位RSTP收敛是分段收敛：当收到Proposal置位的BPDU，交换机将会把所有非接收端口以外的端口置为Sync状态（如果本身端口是同步的，就保持原状态，如果端口是指定端口，则将该指定端口变为Block状态），当两台交换机把DP和AP选择好了之后，AP的端口会向DP的端口发送Agreement置位的BPDU，之后，这两个接口的角色收敛了。
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STP初始化与收敛要保证企业的网络中的关键应用可持续性，就需要对交换网络进行冗余设计，然而这将产生广播风暴、“网络环路”等问题，严重时，将导致整个网络瘫痪？于是，STP生成树解决办法出现了……生成树初始化与收敛STP建立一个根节点，称为根网桥，并构建了一种拓扑，在这种拓扑中，网络中每一个节点都只有一条路径可以到达，最终生成的树起源于根节点，不属于最短路径树的一部分冗余链路会被阻塞，因为这样的路径被阻塞了，所以实现一个无环路的拓扑是有可能的。
在阻塞链路上收到数据帧将会被丢弃。
STP需要网络设备互相交换消息来检测桥接环路，交换机发送的用于构建无环路拓扑的消息称为网桥协议数据单元。
阻塞端口会不断收到BPDU，以保证当活动路径或设备发生故障的时候，仍然可以计算出一棵新的生成树。
BPDU 将提供足够的信息，所有交换机利用此信息可以完成以下的工作：选择一台单独的交换机作为生成树的根。
计算它自身到根交换机的最短路径。
对于每一个LAN网段，指定一台交换机作为最接近的交换机，称它为指定交换机，指定交换机处理所有从LAN到根交换机的通信。
每个非根交换机选择自身的一个端口作为根端口，它是到根交换机路径最短的接口。
在每个网段上选择属于生成树一部分的端口作为指定端口，非指定端口将被阻塞掉。
STP四步初始化原则STP在建立无环路逻辑拓扑时候，STP必须遵守“STP 四步初始化原则”，即：第1步：最低的根BID。
第2步：最低的路径开销到根桥。
第3步：最低的发送方BID。
第4步：更低的端口ID。
当一台网桥设备加电起动时，按照（Hello Time）时间间隔为2秒频率向所有端口发送BPDU，网桥通过以上4个步骤来确定每个端口得到最优先的BPDU。
如果自己最优先，则发送给对方，否则停止发送，接受对方的BPDU。
如果在20秒时间未能收到对方发来的优先级高的BPDU的话，则又开始重新发送BPDU来确认最优的BPDU。
2．生成树收敛的3个步骤当交换机（网桥）全部加电时，所有的网桥全部向连接端口发送BPDU信息，然后立即进入STP无环路逻辑拓扑计算。
生成树从拓扑初始化到收敛成一个无环路的拓扑结构，可以分成3个步骤。
第1步：选择根桥（Root Bridge），唯一的根桥被选举。
第2步：选择根端口（Root Ports），其他的网桥计算一系列的根端口。
第3步：选择指定端口（Designated ports），用于网段连接。
1）步骤1：选择根桥如图8-8所示，网桥启动时SW-1、SW-2和SW-3 3台交换机全部发送BPDU 声明自己是网桥，网桥的优先级均为32768，此时开始比较MAC值。
SW-2收到SW-3来的BID 32768.33-33-33-33-33-33，比自己的BID32768.22-22-22-22-22-22高，认为自己是根桥，但同时也收到SW-1的BPDU的BID值为BID 32768.11-11-11-11-11-11比自己低，所以会认为SW-1为根桥，SW-3也经过同样的比较，认为SW-1为根桥。
图8-9显示了根桥计算对比后的结果。
根桥选举根桥选举结果SW-2 BPDU Payload的Root BID值变化如下，Root BID从SW-1学来，写入到端口1/1上，Sender BID 为自己的桥BID（注意：Sender BID =Bridge ID）。
表8-4为SW-2选择前与选择后的比较。
表8-4 SW-2如何选择根桥BID项原值（启动时）选择根桥后Root BID BID32768.22-22-22-22-22-22BID 32768.11-11-11-11-11-11Sender BID BID32768.22-22-22-22-22-22BID 32768.22-22-22-22-22-222）步骤2：选择根端口选择根桥完毕之后，非根桥交换机必须选择一个根端口，以便确定通信路径。
一台网桥的根端口是离根桥最近的端口，这个“最近原则”是比较端口到根桥的最少路径开销，以太网的端口开销值参见前面的表8-1中的内容。
图8-10显示了根端口的选举过程。
如图8-10所示，根端口的所有端口的Path Cost值全部为0，SW-2 和SW-3 为非根桥，它们必须选择一个根端口，SW-2 收到从根桥来的Cost值为0，加上本身自己的Cost值为19，获得1/1端口的Cost为19，而SW-2的1/2端口从SW-3收到的Cost的值为19，加上自己本身的Cost值19，总共为38，所以SW的1/1口为根端口。
同理，SW-3的1/1端口为根端口。
根端口的选举过程3）步骤3：选择一个指定端口每一个以太网网段连接的端口必须有一个指定端口，每个以太网网段中的端口比较根桥路径开销（Root Path Cost），最低值得为指定端口。
下面将说明一种特殊情况。
在图8-11展示的网络环境中分为：网段1、网段2和网段3。
指定端口的选择过程SW-1的端口的根桥路径开销均为0，所有这两个段的指定端口为SW-1的1/1和1/2；但是网段3中SW-2和SW-3之间相连的端口的根路径开销均为38，这是必须按照“STP 四步初始化原则”进行比较，最后根据BID的值来决定谁是指定端口。
网段3的SW-2和SW-3之间选择指定端口比较过程如表8-5所示。
SW-2和SW-3之间选择指定端口比较步骤执行内容SW-2SW-3结果1最低的根BID32768.11-11-11-11-11-1132768.11-11-11-11-11-11相等，转下一步2最低的根路径开销3838相等，转下一步SW-2的BID值低，所以SW-2的1/2 3最低的发送方BID32768.22-22-22-22-22-2232768.33-33-33-33-33-33为指定端口4最低的端口ID---在启用Spanning-Tree的交换机，从“推举了根桥→指定端口→非指定端口来建立一棵无环路树→根端口→指定端口转发BPDU配置消息”这个过程结束，而非指定端口阻断网络流量。
STP关闭端口到转发流量有5个过程，如下表8-6所示。
交换机端口状态状态功能与数据帧接收情况发送/接收用户数据；接受从其他接口转发来的数据帧；学习地址（BID的地址）；不接受BPDU配转发（Forwarding）置信息丢弃从端口收到的数据帧；丢弃从其他接口转发来的数据帧；学习地址（BID的地址）；接受BPDU学习（Learning）配置信息丢弃从端口收到的数据帧；丢弃从其他接口转发来的数据帧；不学习地址（BID的地址）；接受BPDU 监听（Listening）配置信息丢弃从端口收到的数据帧；丢弃从其他接口转发来的数据帧；不学习地址（BID的地址）；接受BPDU 阻断（Blocking）配置信息。
管理性关闭或线路中断；丢弃从其他接口转发来的数据帧；丢弃BPDU转发数据帧；不学习地址（BID 关闭（Disable）的地址）；不接受BPDU配置信息在完全利用思科设备组成的交换网络中，可以存在7种端口状态（Cisco 私有的PortFast和UplinkFast）。
图8-12展示了各个端口状态迁移的过程。
STP运算中端口的状态迁移图端口状态迁移情况比较复杂。
假设一个端口从Disable状态或新接入到网络中来，这时Disable状态转到Blocking状态，Blocking状态可以接受BPDU 数据，在20秒的信息老化时间后，端口进入Listening。
再经过15秒的BPDU 数据比较，如果该端口接收到的BPDU数据为最优先的，则进入Learning状态。
这时如果收到的BPDU数据还是没有比自己更优先的，则再等15秒的转发延迟，端口进行转发状态，整个过程需要50秒左右。
在上述的各个阶段中，如果端口收到比自己更优先的BPDU配置信息，则直接转入到Blocking状态。
在实际应用中，将一台电脑插入到启动了STP功能的交换机上，交换上的端口指示灯为桔黄色，需要等到20+15+15=50秒，灯才转为正常，指示灯为绿色。
这也是为什么将客户端接入交换机后，不能马上通信的真正原因。
4．生成树计时器前面我们已经提到某些状态到另一种状态情况，这需要花费时间来判断最优的BPDU配置信息，STP定义了三中STP定时器，如表8-7所示。
表8-7 生成树三个计时器属性Hello Time是根桥发送BPDU更新的时间间隔，默认为2秒；Forward Delay（转发延迟）是网桥在监听和学习状态时发生的，默认为15秒（监听到学习为15秒，学习到转发也是15秒）；Max Age网桥存储BPDU的时间，时间为20秒，每2秒通过Hello Time来更新，一旦经过20秒时没有接收到Hello Time 来的更新BPDU，网桥端口状态就要发生变化。
5．拓扑变化后的收敛当非根桥检测到拓扑改变时，产生TCN BPDU给上一级网桥，上级网桥收到拓扑改变（TC），回复拓扑改变确认（TCA），继续向上传播TCN BPDU，一直传播到根桥，告诉根桥拓扑已经改变，根桥收到后，根桥传播到新的配置BPDU 到整个网络，缩短其他根桥的MAC地址老换时间从300秒（300秒为交换机默认的MAC老化时间）到指定的转发延迟时间30秒。
TCN BPDU在以下3种情况发送：当端口转入转发状态而且网桥至少有一个指定端口。
当一个端口从转发或学习状态到阻断状态时候。
当指定端口收到TCN BPDU转发给根桥时。
TCN BPDU的特性如下：TCN BPDU仅从根端口发出，配置BPDU仅从指定端口发出。
TCN BPDU发往根桥方向。
TCN BPDU使用可靠机制发送给根桥，当一台网桥发送TCN BPDU，持续发送按照Hello Time间隔发送BDPU，直到上级网桥确认收到带有拓扑确认标识（TCA）的配置BPDU。
TCN BPDU只有在拓扑改变时才发送。
（注：本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。
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