快速生成树协议
生成树协议(STP)H3C_实验报告
二、RSTP
RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议） 是STP协议的优化版。其“快速”体现在，当一个端口被 选为根端口和指定端口后，其进入转发状态的延时在某种 条件下大大缩短，从而缩短了网络最终达到拓扑稳定所需 要的时间。
快速生成树协议较STP的改进之处：
（1）根端口的快速切换
如果旧的根端口已经进入阻塞状态，而且新的根端口 连接的对端交换机的指定端口处于转发状态，在新的拓扑 结构中的根端口可以立刻进入转发状态。
（2）边缘端口概念的引入
在STP协议里，对于连接主机的端口的状态改变，会 引起网络的不稳定，实际上连接主机的端口是不会引起网 络环路的，因此在STP协议的计算中可以不考虑这种端口 状态的变化。所以在RSTP中引入了边缘端口的概念。
<Sysname> system-view
[Sysname] stp enable
[Sysname] interface Ethernet1/0/1
[Sysname-Ethernet1/0/1] stp disable
桥到达根桥的最佳路径。 （3）指定端口（Designated Port）:每一个网段选择到根桥最
近的网桥作为指定网桥，该网桥到这一网段的端口为指定 端口。 （4）可选端口（Alternate Port）:既不是指定端口，也不是 根端口的端口。
4.生成树协议工作过程 STP协议的工作原理主要包括三个部分，一是确定根
配置
[B2] stp region-configuration
[B2-mst-region] region-name MSTP_1
第06章 RSTP(快速生成树协议)配置
第六章RSTP（快速生成树协议）配置6.1 生成树简介STP（Spanning Tree Protocol）是生成树协议的英文缩写。
STP的目的是通过协商一条到根交换机的无环路径来避免和消除网络中的环路。
它通过一定的算法，判断网络中是否存在环路并阻塞冗余链路，将环型网络修剪成无环路的树型网络，从而避免了数据帧在环路网络中的增生和无穷循环。
STP在网络中选择一个被称为根交换机的参考点，然后确定到该参考点的可用路径。
如果它发现存在冗余链路，它将选择最佳的链路来负责数据包的转发，同时阻塞所有其它的冗余链路。
如果某条链路失效了，就会重新计算生成树拓扑结构，自动启用先前被阻塞的冗余链路，从而使网络恢复通信。
MyPower S41xx以太网交换机所实现的快速生成树协议RSTP，是生成树协议的优化版。
其快速体现在根端口和指定端口进入转发状态的延时在某种条件下大大缩短，从而缩短了网络拓扑稳定需要的时间。
6.2 RSTP配置任务列表只有启动RSTP后各项配置任务才能生效，在启动RSTP之前可以配置设备或以太网端口的相关参数。
RSTP关闭后这些配置参数仍然有效。
RSTP 主要配置任务列表如下：◆启动/关闭设备RSTP 特性◆启动/关闭端口RSTP 特性◆配置RSTP 的工作模式◆配置交换机的Bridge 优先级◆配置交换机的Forward Delay 时间◆配置交换机的Hello Time时间◆配置交换机的Max Age 时间◆配置交换机路径耗费值的版本号◆配置特定端口是否可以作为EdgePort◆配置端口的Path Cost◆配置端口的优先级◆配置端口是否与点对点链路相连◆配置端口的mCheck 变量6.2.1 启动/关闭设备RSTP特性配置命令spanning-tree {enable|disable}【配置模式】全局配置模式。
【缺省情况】缺省RSTP功能是“enable”。
6.2.2 启动/关闭端口RSTP特性为了灵活的控制RSTP工作，可以关闭指定以太网端口的RSTP特性，使这些端口不参与生成树计算。
快速生成树rstp配置实验总结
快速生成树rstp配置实验总结快速生成树（Rapid Spanning Tree Protocol，RSTP）是一种用于构建以太网的冗余拓扑的协议。
它是IEEE 802.1w标准中定义的一种快速生成树协议，相对于传统的生成树协议STP（Spanning Tree Protocol），RSTP具有更快的收敛时间和更高的效率。
在进行RSTP配置实验之前，首先需要了解RSTP的基本原理和工作方式。
RSTP通过选择一个主端口和备用端口来构建快速生成树，主端口用于转发数据，备用端口则处于阻塞状态以备份主端口。
当主端口发生故障或链路出现变化时，备用端口会迅速切换为主端口，以保证网络的连通性和冗余。
RSTP通过发送BPDU（Bridge Protocol Data Unit）消息来交换拓扑信息，并利用端口优先级和端口状态来选择主备端口。
在实际配置过程中，首先需要确保网络中的所有交换机都支持RSTP 协议。
然后，通过登录交换机的管理界面或命令行界面，进入交换机的配置模式。
接下来，按照以下步骤进行RSTP配置：1. 配置全局RSTP参数：设置全局RSTP参数，包括优先级、Hello 时间和最大转发延迟等。
优先级用于选择根交换机，Hello时间用于控制BPDU消息的发送频率，最大转发延迟用于控制端口状态的转换速度。
2. 配置端口RSTP参数：对每个端口进行RSTP参数的配置，包括端口优先级、端口类型和端口状态等。
端口优先级用于选择主备端口，端口类型可以设置为指定端口、非指定端口或备用端口，端口状态可以设置为指定端口、非指定端口、备用端口、阻塞端口或禁用端口。
3. 配置RSTP实例：将交换机的端口划分为多个RSTP实例，可以根据网络的需求进行相应的配置。
每个RSTP实例都有一个唯一的标识符，用于区分不同的实例。
4. 配置RSTP根交换机：选择一个交换机作为RSTP的根交换机，根交换机具有最高的优先级，负责控制整个网络的拓扑。
8 快速生成树配置[10页]
![8 快速生成树配置[10页]](https://img.taocdn.com/s3/m/7861b30faef8941ea66e0558.png)
8快速生成树配置【实验名称】快速生成树协议RSTP的配置。
【实验目的】理解快速生成树协议RSTP的配置及原理。
【背景描述】某学校为了开展计算机教学和网络办公，建立了一个计算机教室和一个校办公区，这两处的计算机网络通过两台交换机互连组成内部校园网，为了提高网络的可靠性，网络管理员用2条链路将交换机互连，现要在交换机上做适当配置，使网络避免环路。
本实验以两台交换机为例，两台交换机分别命名为SwitchA、SwitchB。
PC1与PC2在同一个网段，假设IP地址分别为192.168.0.137，192.168.0.136，网络掩码为255.255.255.0。
【实现功能】使网络在有冗余链路的情况下避免环路的产生，避免广播风暴等。
【实验设备】交换机（两台）、主机（两台）、直连线（4条）12【实验拓扑】图8按照拓扑图连接网络时注意，两台交换机都配置快速生成树协议后，再将两台交换机连接起来。
如果先连线再配置会造成广播风暴，影响交换机的正常工作。
【实验步骤】步骤1.交换机A 的基本配置。
Switch#configure terminalSwitch(config)#hostname switchA switchA(config)#vlan 10switchA(config-vlan)#name slaes switchA(config-vlan)#exitswitchA(config)#interface fastethernet0/3switchA(config-if)#switchport access vlan 10switchA(config-if)#exitswitchA(config)#interface range fastethernet 0/1-2switchA(config-if-range)#switchport mode trunk步骤2.交换机B 上的基本配置。
Switch#configure terminalSwitch(config)#hostname switchB switchB(config)#vlan 10switchB(config-vlan)#name slaesswitchB(config-vlan)#exitswitchB(config)#interface fastethernet0/3switchB(config-if)#switchport access vlan10switchB(config-if)#exitswitchB(config)#interface range fastethernet0/1-2switchB(config-if-range)#switchport mode trunk步骤3.配置快速生成树协议。
理解快速生成树协议(RSTP)
快速生成树协议（802.1w）注：本文译自思科的白皮书Understanding Rapid Spanning Tree Protocol（802.1w）.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 介绍Catalyst 交换机对RSTP的支持新的端口状态和端口角色端口状态（Port State）端口角色（Port Roles）新的BPDU格式新的BPDU处理机制BPDU在每个Hello-time发送信息的快速老化接收次优BPDU快速转变为Forwarding状态边缘端口链路类型802.1D的收敛802.1w的收敛Proposal/Agreement 过程UplinkFast新的拓扑改变机制拓扑改变的探测拓扑改变的传播与802.1D兼容结论---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 介绍在802.1d 生成树（STP）标准设计时，认为网络失效后能够在1分钟左右恢复，这样的性能是足够的。
随着三层交换引入局域网环境，桥接开始与路由解决方案竞争，后者的开放最短路由协议（OSPF）和增强的内部网关路由协议（EIGRP）能在更短的时间提供备选的路径。
思科引入了Uplink Fast、Backbone Fast和Port Fast等功能来增强原始的802.1D标准以缩短桥接网络的收敛时间，但这些机制的不足之处在于它们是私有的，并且需要额外的配置。
快速生成树协议（RSTP；IEEE802.1w）可以看作是802.1D标准的发展而不是革命。
实验五 快速生成树配置
实验五快速生成树配置实验目标理解生成树协议工作原理；掌握快速生成树协议RSTP基本配置方法；实验背景学校为了开展计算机教学和网络办公，建立的一个计算机教室和一个校办公区，这两处的计算机网络通过两台交换机互联组成内部校园网，为了提高网络的可靠性，作为网络管理员，你要用2条链路将交换机互连，现要求在交换机上做适当配置，是网络避免环路。
技术原理生成树协议（spanning-tree）,作用是在交换网络中提供冗余备份链路，并且解决交换网络中的环路问题；生成树协议是利用SPA算法，在存在交换机环路的网络中生成一个没有环路的属性网络，运用该算法将交换网络的冗余备份链路从逻辑上断开，当主链路出现故障时，能够自动的切换到备份链路，保证数据的正常转发。
生成树协议版本：STP、RSTP（快速生成树协议）、MSTP（多生成树协议）。
生成树协议的特点收敛时间长。
从主要链路出现故障到切换至备份链路需要50秒时间。
快速生成树在生成树协议的基础上增加了两种端口角色，替换端口或备份端口，分别作为根端口和指定端口。
当根端口或指定端口出现故障时，冗余端口不需要经过50秒的收敛时间，可以直接切换到替换端口或备份端口，从而实现RSTP协议小于1秒的快速收敛。
实验步骤新建packet tracer拓扑图默认情况下STP协议是启用的。
通过两台交换机之间传送BPDU协议数据单元。
选出跟交换机、根端口等，以便确定端口的转发状态。
图中标记为黄色的端口处于block堵塞状态。
设置RSTP。
查看交换机show spanning-tree状态，了解跟交换机和根端口情况。
通过更改交换机生成树的优先级spanning-tree vlan 10 priority 4096可以变化跟交换机的角色。
测试。
当主链路处于down状态时候，能够自动的切换到备份链路，保证数据的正常转发。
实验设备Switch_2960 2台；PC 2台；直连线（各设备互联）PC1IP: 192.168.1.2Submask: 255.255.255.0Gateway: 192.168.1.1PC2IP: 192.168.1.3Submask: 255.255.255.0Gateway: 192.168.1.1S1enshow spanning-treeconf thostname S1int fa 0/10switchport access vlan 10exitint rang fa 0/1 - 2switchport mode trunkexitspanning-tree mode rapid-pvst endS2enconf thostname S2int fa 0/10switchport access vlan 10 exitint range fa 0/1 - 2 switchport mode turnkexitspanning-tree mode rapid-pvst endshow spanning-treePC1ipconfigping -t 192.168.1.3S2enconf tint fa 0/1shut（查看PC1的ping情况是否正常）。
快速生成树协议
快速生成树协议1. 简介快速生成树协议（Rapid Spanning Tree Protocol，简称RSTP）是一种用于构建和维护网络中的生成树的协议。
生成树是一个无环的拓扑结构，能够确保数据在网络中以最佳路径传输，避免了网络中的循环路径，提高了网络的可靠性和性能。
RSTP是对经典生成树协议（Spanning Tree Protocol，简称STP）的改进和优化，它的设计目标是在网络拓扑结构发生变化时，尽快地适应变化，并通过快速收敛恢复网络正常运行。
2. 生成树协议的背景在一个复杂的网络中，存在着大量的交换机和链路，如果不采取措施，很容易出现网络中的循环路径。
循环路径会导致数据包在网络中不断地循环传输，浪费了网络带宽和资源，甚至会导致网络的瘫痪。
为了解决这个问题，生成树协议应运而生。
生成树协议通过在网络中选择一棵无环的拓扑结构，将网络划分为一个主干路径和多个支线路径，确保数据只在主干路径上传输，避免了循环路径的问题。
3. RSTP的特点RSTP相对于STP具有以下几个特点：3.1 快速收敛当网络拓扑结构发生变化时，RSTP能够更快地收敛，恢复网络的正常运行。
RSTP引入了Port Roles（端口角色）和Port States（端口状态）的概念，通过优化根据端口角色和状态的变化，减少了收敛时间。
3.2 兼容STPRSTP是对STP的改进，它与STP保持了一定的兼容性。
RSTP可以与STP的设备进行交互，逐步替代STP，而无需对网络基础设施进行大规模的升级。
3.3 拓扑变化通告RSTP引入了拓扑变化通告机制，当网络发生拓扑变化时，会通过特定的消息通知其他设备。
这种机制能够快速地传播拓扑变化信息，加速网络的收敛过程。
3.4 多实例支持RSTP支持在一个物理设备上运行多个独立的生成树实例。
这种支持使得网络管理员能够根据实际需求，灵活地构建多个生成树，提高网络的可用性和性能。
4. RSTP的工作原理RSTP的工作原理可以概括为以下几个步骤：4.1 生成树根选举在RSTP网络中，首先需要选举出一台交换机作为生成树的根节点（Root Bridge）。
rstp原理
rstp原理RSTP原理RSTP，即快速生成树协议（Rapid Spanning Tree Protocol），是新一代的生成树协议，是基于STP的改进版本。
RSTP可以在网络发生拓扑变化的情况下，快速收敛生成树，使网络快速恢复正常运行状态，提高网络可靠性和容错性。
RSTP工作原理RSTP通过减少BPDU传递次数和端口状态转移次数，实现了快速生成树的目的。
在RSTP中，根交换机将BPDU 通过多个端口发送出去，以便让下游交换机能够了解到拓扑变化的信息。
当一个交换机收到BPDU时，它将检查源MAC地址来确定发送BPDU的交换机，根据BPDU中的信息，将BPDU向下传递或忽略。
在STP中，交换机选举根交换机的时间比较长，可能需要数十秒钟。
而在RSTP中，交换机不需要等待完整的BPDU生成树的构建，而是根据BPDU的优先级和MAC地址进行快速选主。
同时，当一个交换机与根交换机的连接断开时，它能够立即从变为指定端口或非根端口，而不需要等待协议计时器过期。
这样，当交换机出现故障或拓扑变化时，STP需要较长的时间来重新计算生成树，而RSTP通过快速选主和转移端口的方式，实现了更快的收敛时间，从而提高了网络可靠性和效率。
RSTP中的端口状态在RSTP中，端口状态分为以下几种：• Disabled（禁止状态）：端口已被禁用，不会进行转发。
• Blocking（阻塞状态）：端口会接收BPDU，但不会转发数据包。
• Listening（监听状态）：端口会接收BPDU，等待STP计时器完成后，进入学习状态。
• Learning（学习状态）：端口进入学习状态后，开始学习VLAN和MAC地址，但不会转发数据包。
• Forwarding（转发状态）：端口可以正常转发数据包。
当拓扑发生变化时，会出现端口状态的变化。
例如，如果一个端口从Forwarding状态变为Blocking状态，说明树中的一些链路关闭，需要重新计算生成树路径。
STP-6-快速生成树协议-新端口角色，状态和类型以及新链路类型
STP-6-快速⽣成树协议-新端⼝⾓⾊，状态和类型以及新链路类型IEEE 802.1w快速⽣成树协议（RSTP）增强了802.1D标准，在设计合理的⽹络中收敛时间远少于1秒。
端⼝状态从5个减少到3个丢弃状态是在端⼝刚启⽤时的默认状态，边界端⼝除外，它的默认状态是转发状态。
丢弃端⼝类似于传统STP中的阻塞状态，也是会持续处理收到的BPDU的，根据⾓⾊⽽定还会发送BPDU。
RSTP根据端⼝在拓扑中的⽬的或⾓⾊来定义它的状态，其中定义了4个独⽴的端⼝⾓⾊：根端⼝（保持原意）；指定端⼝（保持原意）；替换端⼝（⽤来替换交换机⾃⼰根端⼝的端⼝）；（可以⽴即接替）备⽤端⼝（⽤来替换交换机⾃⼰在共享⽹段中指定端⼝的端⼝）。
（这个要等相应计时器超时后接替）如果交换机上的两个物理端⼝连接到相同的共享LAN，在指定端⼝失效后，所有备⽤端⼝在连续缺失3个BPDU后都变为指定丢弃端⼝，只有⼀个⼀直保持指定丢弃状态，其他次优端⼝在收到新指定端⼝发出的BPDU后变回备份丢弃状态。
由于连接到共享链路的端⼝并不发送提议（Proposal），因此从备⽤端⼝直接变为指定端⼝的做法是不安全的。
端⼝在刚启⽤时，默认⾓⾊是指定端⼝。
最后，在RSTP中，端⼝有类型：端⼝可以为边界（Edge）端⼝或⾮边界（Non-Edge）端⼝。
由于Cisco的PortFast特性，这个属性已被业界熟知。
边界端⼝在启⽤之后⽴刻会变为指定转发（DesignatedForwarding）端⼝。
它仍发送BPDU，但不应该收到任何BPDU。
如果边界端⼝上收到了⼀个BPDU，这个边界端⼝将变回⾮边界类型的端⼝，并开始执⾏普通RSTP端⼝的操作。
配置中并不会移除什么命令；只有端⼝运⾏时的操作状态将会改变。
这个端⼝在失效并再次启动后，会再次成为边界端⼝；甚⾄在它断开连接/重新连接，或者关闭并重新开启后，都会再次成为边界端⼝。
没有⼀种可靠的⽅式可以⾃动检测⼀个端⼝到底是边界，还是⾮边界端⼝。
RSTP协议深入了解快速生成树协议的快速收敛与恢复
RSTP协议深入了解快速生成树协议的快速收敛与恢复Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) 是一种用于局域网中的快速生成树协议。
它的主要目标是在网络拓扑发生变化时，实现快速的收敛和恢复，以确保数据的正常传输。
本文将深入探讨RSTP协议，包括其原理、特点以及快速收敛和恢复的机制。
一、RSTP协议原理与特点RSTP是基于Spanning Tree Protocol (STP) 的改进版，它在STP的基础上进行了优化，以提高网络的收敛速度和性能。
RSTP协议的主要原理是通过在网络中选择一条主干路径（Root Path）和多个备选路径（Alternate Path），以实现冗余和负载均衡。
它引入了新的端口状态，包括Discarding、Learning、Forwarding三个状态，以提高网络的收敛性能。
RSTP协议的特点包括：1. 快速收敛：RSTP协议通过链路状态变化的感知和决策机制，可以更快地收敛网络拓扑。
当网络中的链路发生变化时，RSTP能够快速重新计算生成树，并调整端口状态，以确保数据的正常传输。
2. 支持快速下线检测：RSTP协议引入了BPDU Guard机制，用于快速检测并禁用非法的下线连接。
当RSTP交换机接收到非法的BPDU 帧时，它会立即将相应的端口置为锁定状态，以防止环路的产生。
3. 多实例支持：RSTP协议支持多实例的特性，可以同时运行多个生成树实例。
这使得RSTP可以应对复杂的网络环境，并提供更灵活和可靠的拓扑改变和收敛机制。
二、RSTP的快速收敛机制RSTP协议的快速收敛机制主要包括以下几个方面：1. 快速端口切换：当网络中的某个端口出现链路故障时，RSTP能够快速检测到变化，并将其切换到备选路径上。
这样，数据包可以立即沿新的路径传输，无需等待生成树重新计算。
2. Proposal/Agreement机制：RSTP使用Proposal/Agreement机制来加快收敛速度。
rstp快速生成树协议总结
rstp快速生成树协议总结
RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）是一种快速生成树协议，用于在网络中建立冗余路径，以防止环路并提供冗余的链路故障恢复机制。
以下是RSTP协议的总结：
1. 快速收敛：RSTP相比传统的生成树协议(STP)具有更快的收敛速度。
它通过减少端口状态转换的时间来实现快速收敛，当网络拓扑发生改变时，RSTP能够更快地重新计算生成树，并将端口从阻塞状态转换为转发状态。
2. 端口状态：RSTP引入了三种新的端口状态，分别是指定端口（designated port）、根端口（root port）和备选端口（alternate port）。
指定端口是网络中最佳路径的一部分，用于传递数据；根端口是与根交换机直接相连的端口；备选端口是与指定端口相连的冗余路径上的端口。
3. 持续活动：RSTP通过发送BPDU（Bridge Protocol Data Unit）来保持网络中的持续活动。
BPDU包含了生成树相关信息，用于交换和更新网络中的拓扑信息，以确保生成树的正确性。
4. 快速端口转移：RSTP支持端口的快速转移。
当某个端口检测到另一个交换机的BPDU时，它会立即将该端口转换为指定端口，并中断旧的生成树计算。
5. 兼容性：RSTP是对传统生成树协议(STP)的改进，具有很好的兼容性。
RSTP可以在现有的STP网络中运行，并与STP设备进行互操作。
总之，RSTP协议通过提供更快的收敛速度和故障恢复机制，以及支持冗余路径的转发，提高了网络的可用性和可靠性。
它是一种广泛应用于以太网中的快速生成树协议。
第十六节----RSTP
目录
Page9
RSTP交换机端口状态
端口状态
描述
Discarding 丢弃状态
此状态下端口对接收到的数据做丢弃处理，端口不转发数据帧，不学
习MAC地址表。参与计算，接受并处理转发BPDU. Alternate Port和Backup Port
Learning 此状态下端口不转发数据帧，但是学习MAC地址表，参与计算生成树， 学习状态 接收并发送BPDU。
E3
LANB
Page20
LANC
检测到拓扑改变－非边缘转发端口
目的MAC地址
LANA中的MAC地址 LANB中的MAC地址 LANC中的MAC地址 LAND中的MAC地址
.....
目的端口 E1 E3 E1 E1 .....
根端口
E1
SWB
E3
SWA Root
D
D
LANA
A E2
新根端口
LAND TCN
Root Port
32768. 00e0-fc41-43b9
SWD
Page7
RSTP交换机端口角色
端口角色
描述
Root Port Designated Port
Backup Port
根端口，是所在交换机上离根交换机最近的端口，稳定时处于转 发状态。
指定端口，转发所连接的网段发往根交换机方向的数据和从交换 机方向发往所连接的网段的数据，稳定时处于转发状态。
LAND TCN
目的MAC地址
LANA中的MAC地址 LANB中的MAC地址 LANC中的MAC地址 LAND中的MAC地址
.....
R E1
D
SWC
E2
E3
RSTP及MSTP配置教程
在交换机上启用MSTP功能，并将端口加入到相应的MST实例中。
验证配置
使用命令行界面或者网络管理工具验证MSTP配置是否正确，包括 MST域的状态、MST实例的状态以及端口的角色和状态等。
13
04
RSTP与MSTP比较
2024/1/24
14
协议特性比较
RSTP（快速生成树协议）
提供了比STP（生成树协议）更快的收敛时间。
与RSTP类似，首先需要为设 备配置基本参数。
2024/1/24
配置MST域
创建一个或多个MST域，并配 置相关参数，如VLAN到生成 树实例的映射。
验证配置
使用命令验证MSTP的配置， 例如查看MST域的状态、生成 树信息等。
22
06
配置优化与故障排除
2024/1/24
23
配置优化建议
01
精简配置
07
总结与展望
26
学习成果总结
2024/1/24
01
掌握了RSTP和MSTP的基本概念和原理，包括协议特点、工作原理、 端口角色和状态等。
02
熟悉了RSTP和MSTP的配置方法，包括基本配置、VLAN配置、生成 树配置等。
03
了解了RSTP和MSTP在实际网络中的应用场景和优势，如提高网络可 靠性、避免广播风暴等。
通过查看设备日志信息，定位故障原因及位 置。
端口状态检查
检查端口状态是否正常，包括物理连接、端 口配置等。
网络连通性测试
通过ping、tracert等命令测试网络连通性 ，判断故障范围。
2024/1/24
配置文件对比
将当前配置文件与备份配置文件进行对比， 找出配置差异，定位故障配置。
简述stp生成树协议的由来
简述stp生成树协议的由来STP（生成树协议）的由来主要源于解决二层环路交换网络中的环路问题。
在二层以太帧中，没有防止环路的机制，一旦存在环路，就会导致报文在环路内不断循环和增生，产生广播风暴，从而占用大量的带宽和资源，使网络变得不可用。
在这种背景下，STP（生成树协议）应运而生。
它是一种二层管理协议，通过有选择性地阻塞网络冗余链路来消除二层环路，同时具备链路备份功能。
STP最初被广泛运用的是IEEE 802.1d-1998 STP。
随后在此基础上产生了IEEE 802.1w RSTP（快速生成树协议）和IEEE 802.1s MSTP（多生成树协议）。
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，网桥协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit，简称BPDU），来确定网络的拓扑结构。
BPDU有两种，配置BPDU（Configuration BPDU）和TCN BPDU。
前者是用于计算无环的生成树的，后者则是用于在二层网络拓扑发生变化时产生用来缩短MAC表项的刷新时间的（由默认的300s缩短为15s）。
STP的基本思想就是按照“树”的结构构造网络的拓扑结构，树的根是一个称为根桥的桥设备，根桥的确立是由交换机或网桥的BID（Bridge ID）确定的，BID最小的设备成为二层网络中的根桥。
BID又是由网桥优先级和MAC地址构成，不同厂商的设备的网桥优先级的字节个数可能不同。
由根桥开始，逐级形成一棵树，根桥定时发送配置BPDU，非根桥接收配置BPDU，刷新最佳BPDU并转发。
STP（生成树协议）通过以下方式避免环路的产生：1.根桥选举：STP首先在网络中选举一个根桥（Root Bridge），这是整个STP域的管理中心。
根桥的选择基于桥ID，桥ID最小的设备将成为根桥。
2.计算最短路径：每个设备都会发送BPDU（Bridge Protocol Data Units）信息，用于建立桥间通信。
实验五：生成树协议
一、生成树协议（STP，Spanning Tree Protocol）STP的主要任务是阻止在第2层网络（网桥或交换机）上产生网络环路。
它警惕地监视着网络中的所有链路，通过关闭任何冗余的接口来确保在网络中不会产生环路。
STP采用生成树算法（STA），它首先创建一个拓扑数据库，然后搜索并破坏掉冗余的链路。
运行STA算法之后，帧就只能被转发到保险的有STP挑选出来的链路上。
生成树协议目前常见的版本有STP（生成树协议IEEE802.1d）、RSTP(快速生成树协议IEEE802.1w)、MSTP（多生成树协议IEEE802.1s）。
注：STP是第2层协议，用来维护一个无环路的交换式网络。
生成树术语：根桥（Root brigde）：根桥是桥ID最低的网桥。
对于STP来说，关键的问题是为网络中所有的交换机推选一个根桥，并让根桥成为网络中的焦点。
在网络中，所有其他的决定-比如哪一个端口要被阻塞，哪一个端口要被置为转发模式-都是根据根桥来判断来做出选择的。
BPDU（桥协议数据单元）：所有交换机之间都交换信息，并利用这些信息来选出根交换机，也根据这些信息来进行网络的后续配置。
每台交换机都对桥协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit）中的参数进行比较，它们将BPDU传送给某个邻居，并在其中放如入它们从其他邻居那里收到的BPDU。
桥ID（Bridge ID）：STP利用桥ID来跟踪网络中的所有交换机。
桥ID是由桥优先级（在所有Cisco交换机上，默认的优先级为32768）和MAC地址的组合来决定的。
非根桥（Nonroot bridge）：除了根桥外，其他所有的网桥都是非根桥。
它们相互之间都交换BPDU，并在所有交换机上更新STP拓扑数据库，以防止环路并对链路失效采用补救措施。
端口开销（Port cost）：当两台交换机之间有多条链路且都不是根端口时，就根据端口开销来决定最佳路径，链路的开销取决于链路的带宽。
快速生成树协议
快速⽣成树协议技术：⽣成树协议(spanning-tree)，作⽤是在交换⽹络中提供冗余备份链路，并且解决交换⽹络中的环路问题；⽣成树协议是利⽤SPA算法，在存在交换环路的⽹络中⽣成⼀个没有环路的树形⽹络。
运⽤该算法将交换⽹络的冗余备份链路从逻辑上断开，当主链路出现故障时，能够⾃动的切换到备份链路，保证数据的正常转发；⽣成树协议版本：STP、RSTP(快速⽣成树)、MSTP(多⽣成树协议)；⽣成树协议的特点是收敛时间长，从主要链路出现故障到切换⾄备份链路需要50秒的时间；快速⽣成树协议在⽣成树协议的基础上增加了两种端⼝⾓⾊：替换端⼝和备份端⼝，分别做为根端⼝和指定端⼝的冗余端⼝。
当根端⼝或指定端⼝出现故障时，冗余端⼝不需要经过50秒的收敛时间，可以直接切换到替换端⼝或备份端⼝，从⽽实现RSTP协议⼩于1秒的快速收敛。
链路备份S2Switch>enableSwitch#show spanning-treeSwitch#conf tSwitch(config)#hostname S1S1(config)#inter range f0/1-2S1(config-if-range)#switchport mode trunkS1(config-if-range)#exitS1(config)#spanning-tree mode?modeS1(config)#spanning-tree mode ?S1(config)#spanning-tree mode rapid-pvst链路备份S2Switch>enableSwitch#show spanning-treeThis bridge is the root【找到根桥】Switch#conf tSwitch(config)#hostname S2S2(config)#inter range f0/1-2S2(config-if-range)#exitS2(config)#spanning-tree mode rapid-pvst【⽣成树协议】实现传输数据负载均衡：Switch(config)#port-channel load-banlanSwitch(config)#port-channel load-balance dst-ipSwitch(config)#exit查看配是否启动：Switch#show etherchannel summary。
rstp端口角色选举规则
rstp端口角色选举规则RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议）是一种网络链路层协议，用于在由交换机和网桥组成的网络中防止网络环路的生成，同时提高了网络的性能和可靠性。
端口角色选举规则是RSTP协议中的一项核心规则，本文将围绕这一规则为您详细介绍RSTP协议的工作原理。
RSTP协议可以支持多个交换机和网桥的连接，这些设备都拥有多个端口。
当这些设备通过多个链路互联时，很容易产生网络环路，从而导致网络数据包重复传输、拥塞和丢失等问题。
为了解决这些问题，RSTP协议通过选举端口角色的方式来控制网络中的链路状态，并建立一棵生成树来实现网络的正常运行。
RSTP协议中的端口角色包括根端口、设计端口、指定端口和备选端口。
根端口是所有交换机和网桥中最接近根桥的端口，而根桥是网络中唯一的根设备。
设计端口是从某个设备到根设备的最短路径上的端口，指定端口是除设计端口和根端口之外的其他端口，备选端口是在STP协议中备选的端口，当其他端口不可用时，备选端口可以转换为指定端口。
对于RSTP协议中的端口角色分类，每种角色的状态不同，其功能也不同。
如根端口（root port）需要负责将数据帧发送到root bridge。
因此RSTP协议通过选举端口角色的方式来控制网络中的链路状态，从而保证网络传输的正常运行。
端口角色的选举过程是由设备之间自动完成的。
当设备接入网络时，端口开始在RSTP协议中进行选举，纳入从端口角色选举中，特定设备拥有更高的优先级，以保持网络不间断地运行。
设备的优先级可以通过设备中的优先级值进行定义和设置。
除了优先级之外，RSTP协议还会考虑其他因素，例如端口到根设备的距离、端口的开销、端口能力等因素来决定端口的角色。
总体而言，RSTP协议通过端口角色的选举来控制网络链路状态，以实现网络的正常运行。
端口角色的选举过程是自动进行的，并在设备中设置优先级值来定义最优的端口角色。
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四、程序清单与测试数据：
PC1
PC2
为 S1 划分 vlan
对 S1 进行快速生成 树协议
对 S2 进行划分 vlan 和进行快速生成树协 议
在 S1 上 ping S2 测 试连通性
进
行
命
令
SHUTDOWN
五、实验结果、分析、体会等： 1. S1 与 S2 要划分在同一 vlan 下。 2. 在实验的过程中要注意在进行命令操作时的拓扑图的变化，尤其是两个交换机之间的变化。 3. 要能从实验中体会快速生成树协议的基本原理。 4. 在实验中一定要进行 ping 命令来测试连通性。
计算机学院实验报告（电子版）
课程： 实验名称 姓 名 计算机网络 快速生成树协议 学 号 指导老师 班 级
实验地点 一、实验内容：
1. 掌握链路冗余的重要性 2. 学习生成树的配置和方法
实验日期
成绩
二、实验目的：
理解和掌握快速生成树协议
三、涉及实验的相关情况介绍（包含使用软件或实验设备等情况） ：
个人 PC 机