生成树STP基本概念与实验

二层交换：生成树STP基本概念与实验

如果你把两台傻瓜式交换机之间连两根网线，那么这俩交换机就会出现环路从而产生广播风暴。

可能你会觉得好笑，但实际工作中，我却碰到了，一些不懂网络的装修包工头，就会这样做。

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生成树就是为了让交换网络中防环而出现的。

生成树最原始的版本是802.1d，也就是STP（Spanning Tree Protocol），

但这个版本的标准是所有VLAN共用一个生成树，所以也叫CST（Common Spanning Tree）

思科在此基础上增强了一下，发布了PVST+（Per Vlan Spanning Tree）

802.1d的下一个版本是802.1w，也就是RSTP（Rapid STP），但还是共用生成树，搞不懂IEEE不长点记性。

于是思科又搞了一下，发布了PVRST+

IEEE又基于思科的MISTP的方案，发布了802.1s（MSTP），这个就屌爆了，之后再说为何这么屌，凡是大一点的交换网络都用MSTP。

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STP的基础

要学习更高级的RSTP/MST，还是需要STP的基础，尽管现在已经很少用到STP。

STP的工作流程

1. 在整个交换网段里选择一台做根桥，这根桥就是整棵树的根部，所有其他交换机就选一条到这个根桥的最短路径，其余的路径阻塞掉。所有交换机中桥优先级最低的成为根桥。

2. 选择所有非根桥交换机的根端口，就是那条最短路径的接口。如果有超过1条等价路径，则选择对端指定端口优先级最低的本地端口（有点绕口，通过实验来说明）

3. 选择各网段的指定端口。这个网段其实就是指一根链接，其中一头一定是指定端口，另外一头可能是根端口，也可能是非指定端口。

根端口——只出现在非根桥交换机上，就是到达根桥最短路径的那个接口。如下图，SW1被设置较低的桥优先级成为了根桥，注意，根桥上是没有根端口的。根端口转发数据帧。

指定端口（和非指定端口）——所有交换机上都可能有，根桥上的所有端口都是指定端口（接终端的那些不算啊），非根桥之间的指定端口通过判断优先级，谁低谁是指定端口，对端是非指定端口或根端口，非指定端口禁止转发数据帧，不过仍会监听BPDU。

如下图，SW1上的接口都是指定端口，SW2/3上离根桥最短路径的端口就是根端口。而SW2<->SW3之间的链路，记住，一条链接上一定有一头是指定端口，另外一头如果不是根端口，那就一定是非指定端口。那哪边是指定端口呢？哪边的桥优先级更低，哪边就是指定端口。而SW3上非指定端口被阻塞了，所以SW2<->SW3之间的链路其实是被阻塞了不能用于转发数据。

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端口的状态

上面所说是端口的最终角色

但每个端口，在任何时候都会有一个状态，包括在选举时和选举后

· Blocking ——选举完成后，非指定端口的状态，禁止转发数据帧，但接收并处理BPDU。

· Listening ——端口最初始的状态，在接收到邻居发过来的BPDU后，判断出哪个端口要参与数据转发，于是通过这个端口发送BPDU，通知邻居网桥自己要参与数据帧的转发。此状态需时15秒。

· Le arning ——端口准备但未转发数据帧，并开始学习收到的帧中的MAC地址。此状态需时15秒。

· Forwarding ——正式开始转发数据帧，也收发BPDU。

· Disabled ——不参与生成树，也不转发数据帧。

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端口开销

默认情况下，

· 10Gbit/S cost为1

· 1Gbit/S cost为4

· 100Mbit/S cost为19

· 10Mbit/S cost为100

这种值是通过一个算法算出来，具体算法不详，所以只能死记了。每台非根桥的每条路径都是累加的计算。

可以通过手工修改接口的带宽去影响cost值，从而影响选路，但要注意，这种修改方法会影响所有VLAN。

sw3(config)#int f0/7

sw3(config-if)#spanning-tree cost 5

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桥优先级

桥的优先级默认是32768

桥ID= 优先级 +vlanid（如果是vlan10，那么就是32778）

先比优先级，最低的成为根桥，次低的就是备份根桥（备份根桥只是一种说法，实际环境中没有这个角色）；

如果优先级一样，就比最小的MAC地址，最小的为根桥

根桥是抢占式的，所以当有新交换机加入网络，如果MAC比现有的根桥小且根桥使用了默认优先级，那就会立即改变现有的网络，因此最佳的做法是，在现有的网络中，确立根桥谁属，然后将其优先级改低，那么新交换机加入，就不会影响现有架构。

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实验

在默认优先级下，SW1由于MAC最小，自然是根桥。

思科交换机默认工作于STP模式

查看STP信息

sw1#sh spanning-tree

VLAN0001

Spanning tree enabled protocol ieee

Root ID Priority 32769

Address 000d.bc01.bb00

This bridge is the root

Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec

Bridge ID Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1)

Address 000d.bc01.bb00

Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec

Aging Time 300

Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type

---------------- ---- --- --------- -------- -------------------------------- Fa0/5 Desg FWD 19 128.5 P2p

Fa0/8 Desg FWD 19 128.8 P2p