生成树技术及应用

交换机生成树协议及应用

目录

1生成树协议综述 (1)

1.1 生成树协议的产生背景 (1)

1.2 生成树协议的分类 (1)

2 STP协议概述 (1)

2.1 STP协议基本思想 (1)

2.2 BPDU(网桥协议数据单元） (2)

2.3 生成树协议端口的角色 (2)

2.4 生成树协议端口的状态 (3)

2.5 生成树的形成过程 (3)

2.5.1 决定根交换机 (3)

2.5.2 决定根端口 (4)

2.5.3 认定LAN的指派交换机 (4)

2.5.4 决定指派端口 (4)

2.5.5 根端口和指派端口的转发设定 (4)

2.6生成树协议端口状态迁移 (5)

3 RSTP协议概述 (6)

3.1 RSTP产生原因 (6)

3.2 RSTP与STP的比较 (6)

3.5 RSTP的性能分析 (7)

4 MSTP协议概述 (7)

4.1 MSTP产生原因 (7)

4.2 MSTP相关概念 (8)

5 生成树的配置 (8)

5.1 查看生成树的配置 (8)

5.2 打开、关闭STP协议 (8)

5.3 设置生成树模式 (8)

5.4 配置交换机优先级（Switch Priority） (9)

5.5 配置端口优先级（Port Priority） (9)

5.6 配置端口的路径花费（Path Cost） (9)

5.7 配置Hello Time (10)

5.8 配置端口的Max Age (10)

5.9 配置端口的Forward Delay (10)

5生成树在实际工程中的应用 (11)

5.1 环路预防 (11)

5.1.1 接入层交换机上发生环路 (11)

5.1.1 接入层交换机下联的普通交换机上发生了环路 (12)

5.1.1 实际应用举例 (13)

5.2冗余备份 (13)

5.2.1纯二层冗余备份 (13)

5.2.2与VRRP结合使用 (14)

1、生成树协议简介

1.1生成树协议的产生背景

对二层以太网来说，两个局域网之间只能有一条活动着的链路，否则就会产生环路，形成广播风暴。但是为了加强一个局域网的可靠性，建立冗余链路又是十分必要的，因为，其中的一些通路必须处于备份状态，若网络发生故障，活动链路失效时，冗余链路就必须被提升为活动状态。

因此诞生了一种叫做生成树的协议来解决该问题。

STP的全称是spanning-Tree Protocol，STP协议是一个二层的链路管理协议，它在提供链路冗余的同时防止网络产生环路

1.2生成树协议的分类

生成树协议的分类，按照产生的时间先后顺序为STP（生成树协议）、RSTP（快速生成树协议）、MSTP（多生成树协议）。三种生成树所遵循的IEEE标准分别为STP-IEEE 802.3d，RSTP-IEEE 802.3W，MSTP-IEEE 802.3S。

2、STP协议概述

2.1 STP协议基本思想

STP通过阻断冗余链路将一个有环路的桥接网络修剪成一个无环路的树型拓扑结构,这样既解决了环路问题，又能在某条活动(active)的链路断开时, ,通过激活被阻断的冗余链路重新修剪拓扑结构以恢复网络的连通。

2.2BPDU(网桥协议数据单元）

交换机之间通过交换BPDU （网桥协议数据单元）帧来获得建立最佳树形拓扑结构所需的信息。

这些帧以组播地址01-80-C2-00-00-00(十六进制)为目的地址。每个BPDU 由以下要素组成。

2.3生成树协议端口的角色

根端口(Root port)：交换机中根路径开销最低的端口称为根端口；即提供最短路径到根交换机的端口。

指派端口(Designated port)：每个LAN 通过该端口连接到根交换机。

替换端口(Alternate port)：根端口的替换端口，一旦根端口失效，

该端口就立即变为根端口

备份端口(Backup port)：指派端口的备份端口，当一个交换机有两个端口都连在一个LAN 上，那么高优先级的端口为指派端口，低优先级的端口为备份端口。

非活动端口(Disable port)：当前不处于活动状态的端口，即operation state 为down 的端口。

2.4生成树协议端口的状态

生成树经过一段时间（默认值是50秒左右）稳定之后，所有端口要么进入转发状态，要么进入阻塞状态。

2.5生成树的形成过程

2.5.1决定根交换机

根交换机(root switch) ：具有最高优先级的交换机被称为根交换机。

选举根交换机。在各交换机启动时，还没有收到其他交换机发过来的配置消息，都认为自己为根交换机，并向外广播自己的配置消

息(RootID 等于自己的BridgeID)，等泛洪过后，所有的交换机都知道了谁的BridgeID 最小，就选举谁为根交换机。Bridge ID ：由交换机优先级和Mac 地址组合而成，交换机优先级和Mac 地址越小，则Bridge ID 就越小，默认优先级为32768。

2.5.2决定根端口

在除根桥外的其他所有交换机 上必须选举一个根端口，根端口选举的原则

是比较所有端口上接收到的配置消息的

优先顺序（按照配置消息比较原则），

选举一个接收到最优配置消息的端口

为根端口。

2.5.3认定LAN 的指派交换机 指派交换机(designated switch)： 在每个LAN 中根路径开销最少的交换

机，称为该LAN 的指派交换机。

2.5.4决定指派端口

指派端口（ Designated port ）：每个LAN 都会选择一台设备为指定交换机，通过该设备的端口连接到根交换机。

2.5.5根端口和指派端口转发设定

根端口和指派端口进入Forwarding 状态，其他不在生成树中的端口都处于Discarding 状态。

Switch A

switch C switchB A 为根交换机 指派端口（DP ）

Forwarding 根端口(RP) Forwarding