第八讲 生成树协议(STP)原理和配置
Cisco-快速生成树协议RSTP-协议原理及配置
1、生成树协议的主要功能有两个：一是在利用生成树算法、在以太网络中，创立一个以某台交换机的某个端口为根的生成树，防止环路。
二是在以太网络拓扑发生变化时，通过生成树协议到达收敛保护的目的。
2、根网桥的选择流程：〔1〕第一次启动交换机时，自己假定是根网桥，发出 BPDU 报文宣告。
〔2〕每一个交换机分析报文，根据网桥 ID 选择根网桥，网桥 ID 小的将成为根网桥〔先比拟网桥优先级，如果相等，再比拟 MAC 地址〕。
〔3〕经过一段时间，生成树收敛，所有交换机都允许某网桥是根网桥。
〔4〕假设有网桥 ID 值更小的交换机参加，它首先通告自己为根网桥。
其它交换机比拟后，将它当做新的根网桥而记录下来。
3、RSTP 协议原理STP 并非已经淘汰不用，实际上不少厂家目前还仅支持STP。
STP 的最大缺点就是他的收敛时间太长，对于现在网络要求靠可靠性来说，这是不允许的，快速生成树的目的就是加快以太网环路故障收敛的速度。
STP 定义了 4 种不同的端口状态，监听〔Listening〕，学习〔Learning〕，阻断〔Blocking〕和转发〔Forwarding〕，其端口状态表现为在网络拓扑中端口状态混合〔阻断或者转发〕，在拓扑中的角色〔根端口、指定端口等等〕。
在操作上看，阻断状态和监听状态没有区别，都是丢弃数据帧而且不学习 MAC 地址，在转发状态下，无法知道该端口是根端口还是指定端口。
RSTP 有五种端口类型。
根端口和指定端口这两个角色在 RSTP 中被保存，阻断端口分成备份和替换端口角色。
生成树算法〔STA〕使用 BPDU 来决定端口的角色，端口类型也是通过比拟端口中保存的 BPDUB 来确定哪个比其他的更优先。
1〕根端口：非根桥收到最优的 BPDU 配置信息的端口为根端口，即到根桥开消最小的端口，这点和 STP 一样。
请注意图 8-16 上方的交换机，根桥没有根端口。
按照 STP 的选择根端口的原那末， SW-1 和 SW-2 和根连接的端口为根端口。
STP 生成树协议配置
STP 生成树协议配置协议名称：生成树协议配置一、背景介绍生成树协议（Spanning Tree Protocol，简称STP）是一种网络协议，用于在通过网络交换机构建的拓扑结构中，避免出现环路并确保数据包的无环转发。
本协议旨在提供一种标准的配置方法，用于在网络环境中启用和配置STP。
二、配置要求为了正确配置STP，以下是需要满足的要求：1. 确保网络中的所有交换机都支持STP协议。
2. 确保网络中的所有交换机的STP配置参数一致。
3. 确保STP的根交换机被正确配置，并且具有最低的优先级。
4. 确保所有非根交换机都能够选择正确的根交换机，并且通过正确的端口与根交换机相连。
三、配置步骤以下是配置STP的步骤，按照顺序进行配置：1. 确定网络中的根交换机，并将其优先级设置为最低值（例如，0）。
2. 配置每个非根交换机的优先级，确保它们的优先级高于根交换机。
3. 配置每个交换机的STP模式，可以选择的模式包括STP、RSTP或MSTP。
确保所有交换机的模式一致。
4. 配置每个交换机的端口优先级。
端口优先级用于选择非根交换机的最佳路径。
确保端口优先级在同一交换机上的不同端口之间有适当的差异。
5. 配置每个交换机的端口类型。
端口类型包括根端口、指定端口和非指定端口。
确保每个端口的类型正确配置。
6. 配置每个交换机的端口状态。
端口状态包括禁用、阻塞、学习和转发。
确保每个端口的状态正确配置。
7. 配置每个交换机的端口优先级。
端口优先级用于选择非根交换机的最佳路径。
确保端口优先级在同一交换机上的不同端口之间有适当的差异。
8. 验证配置的正确性。
通过检查交换机之间的链路状态和路径选择，确保STP配置成功。
四、配置示例以下是一个示例配置，供参考：1. 根交换机优先级配置：- Switch(config)# spanning-tree vlan 1 root primary2. 非根交换机优先级配置：- Switch(config)# spanning-tree vlan 1 priority 40963. STP模式配置：- Switch(config)# spanning-tree mode stp4. 端口优先级配置：- Switch(config-if)# spanning-tree port-priority 325. 端口类型配置：- Switch(config-if)# spanning-tree port-type edge6. 端口状态配置：- Switch(config-if)# spanning-tree port-fast7. 验证配置的正确性：- Switch# show spanning-tree五、注意事项在配置STP时，需要注意以下事项：1. 确保网络中的所有交换机都支持STP，并且使用相同版本的STP。
stp生成树协议的原理和应用
Stp生成树协议的原理和应用1. 概述STP（Spanning Tree Protocol）是一种用于构建和维护割除冗余链路的树状拓扑结构的链路层协议。
它能够避免网络环路以及广播风暴的发生，确保数据在网络中的可靠传输。
2. 原理STP的原理基于以下几个关键概念：2.1 网桥(Bridge)网桥是连接不同网络的设备，它有多个网口用于接收和转发数据帧。
2.2 网桥标识(Bridge Identifier)每个网桥都有一个唯一的标识，用于在网络中区分不同的网桥。
网桥标识由优先级和MAC地址组成。
2.3 端口状态每个网桥端口都有不同的状态，包括： - Disabled（禁用）：端口不参与生成树计算。
- Blocking（阻塞）：端口不转发数据帧，只接收配置和STP BPDU （Bridge Protocol Data Units）帧。
- Listening（监听）：端口仅接收配置和STP BPDU帧。
- Learning（学习）：端口接收和转发数据帧，并学习源MAC地址。
- Forwarding（转发）：端口接收和转发所有数据帧。
2.4 根桥(Root Bridge)生成树中的起始点，用于确定整个网络的拓扑结构。
根桥的网桥标识具有最小优先级。
2.5 生成树生成树是一种无环的树状拓扑结构，其中只有一条路径可用于发送数据帧。
其它路径被阻塞以避免网络环路的发生。
生成树的构建是通过选择根桥和确定端口状态来实现的。
2.6 BPDU帧BPDU帧是STP协议使用的消息格式，用于实现生成树的构建和维护。
BPDU 帧包含了网桥标识、优先级、路径代价等信息。
3. 应用STP协议在网络中的应用主要有以下几个方面：3.1 网络环路的割除在复杂的网络中，往往存在多条路径连接不同的网桥。
如果没有STP协议进行环路割除，数据帧可能会在环路中不断转发，导致广播风暴和网络拥塞。
STP协议通过选择一条最短路径，将其它路径阻塞，确保网络中不存在环路。
生成树_配置_实验报告
一、实验目的1. 理解生成树协议（STP）的基本原理和工作机制；2. 掌握生成树协议的配置方法；3. 通过实验验证生成树协议在网络中的实际应用效果。
二、实验环境1. 实验设备：两台华为S5700交换机、两台PC机；2. 实验软件：华为网络设备仿真软件；3. 实验拓扑：两台交换机通过一条物理链路连接，两台PC机分别连接到两台交换机上。
三、实验原理生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）是一种用于在网络中消除环路并实现冗余链路备份的协议。
当网络中出现环路时，STP会阻塞部分端口，形成一个没有环路的树形结构，确保网络的高可用性和容错能力。
STP通过交换机之间的BPDU（Bridge Protocol Data Unit）报文进行信息交互，选举根网桥，并确定每个交换机的根端口和指定端口。
根端口是连接到根网桥的端口，指定端口是连接到同一VLAN且路径最短的端口。
其余端口被阻塞，不参与数据转发。
四、实验步骤1. 配置交换机名称和密码；2. 配置交换机接口；3. 配置VLAN；4. 配置STP；5. 验证STP配置效果。
五、实验过程1. 配置交换机名称和密码```bashS1>display versionS1>sysname S1S1>display versionS1>enableS1#configure terminalS1(config)#username admin password simple 123456 S1(config)#exit```2. 配置交换机接口```bashS1>display ip interface briefS1#interface GigabitEthernet0/0/1S1(config-if)#ip address 192.168.1.1 24S1(config-if)#exitS1#interface GigabitEthernet0/0/2S1(config-if)#ip address 192.168.1.2 24S1(config-if)#exit```3. 配置VLAN```bashS1>display vlanS1#vlan 10S1(config-vlan)#name VLAN10S1(config-vlan)#exitS1#interface GigabitEthernet0/0/1S1(config-if)#port link-type access S1(config-if)#port default vlan 10 S1(config-if)#exitS1#interface GigabitEthernet0/0/2S1(config-if)#port link-type access S1(config-if)#port default vlan 10 S1(config-if)#exit```4. 配置STP```bashS1>display stpS1#stpmode stpS1>display stpS1#interface GigabitEthernet0/0/1S1(config-if)#port link-type access S1(config-if)#port default vlan 10 S1(config-if)#exitS1#interface GigabitEthernet0/0/2S1(config-if)#port link-type access S1(config-if)#port default vlan 10S1(config-if)#exit```5. 验证STP配置效果```bashS1>display stpS1>display stp interface GigabitEthernet0/0/1S1>display stp interface GigabitEthernet0/0/2S1>ping 192.168.1.2```六、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，成功配置了生成树协议，并验证了STP在网络中的实际应用效果。
STP协议解析生成树协议的工作原理
STP协议解析生成树协议的工作原理生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）是一种用于网络交换机之间建立冗余链路的协议，它的作用是确保网络中不存在环路，以提高网络的可靠性和稳定性。
本文将对STP协议进行解析，并介绍其工作原理。
一、STP协议简介STP协议是由IEEE 802.1D标准定义的一种链路层协议，用于在网络交换机之间建立一个逻辑上无环路的生成树（Spanning Tree），通过将某些端口设为阻塞状态来消除冗余链路，从而避免广播风暴和数据包的循环转发。
二、STP协议的工作原理1. 桥ID和优先级STP协议中，每个交换机都有一个唯一的Bridge ID（桥ID）用于标识自己，桥ID由优先级和MAC地址组成。
优先级取值范围为0~65535，MAC地址为交换机的物理地址。
生成树的根交换机拥有最小的桥ID。
2. 选举根交换机在网络中，首先进行根交换机的选举。
每个交换机发送BPDU （Bridge Protocol Data Unit）消息，其中包含了自己的桥ID和路径代价（Path Cost）。
路径代价是指从发送BPDU的交换机到根交换机的总路径长度，路径长度越短，路径代价越小。
接收到BPDU的交换机会与自己的桥ID进行比较，如果接收到的BPDU的桥ID更小或者路径代价更小，则将接收到的BPDU继续发送给其他交换机。
3. 生成树计算生成树计算阶段，交换机通过比较收到的BPDU中的桥ID和路径代价来确定到达根交换机的最佳路径，将其端口状态设置为指定端口（Designated Port），用于与其他交换机进行通信。
同时，选举出的根交换机的端口也设置为指定端口。
如果有多条路径具有相同的最小路径代价，则选择桥ID较小的那个路径。
4. 阻塞冗余链路生成树计算完成后，除了根交换机和指定端口以外的所有其他端口都将被设置为阻塞状态（Blocking State），这样就实现了环路的消除。
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/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。
生成树协议原理与配置
STP运行原理简介
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形拓扑结构，即：能够确 保数据帧在某一时刻从一个源出发，到达网络 中任何一个目标的路径只有一条，而其他的路 径都处于非激活状态（不能进行转发），如果 在网络中发现某条正在使用的链路出现故障时 ，网络中开启了STP技术的交换机会将非激活 状态的阻塞端口打开，恢复曾经断开的链路， 确保网络的连通性。
100Mb/s
1000Mb/s
19
4
200000
20000
通过Port0连接到根桥，Q=19. 通过Port1连接到根桥，Q=100+19=119. 很明显通过Port0连接到根桥的开销Q小，所以选择SwitchX和SwitchY的Port0为 根端口。 但是假设Q相同的话，就需要比较PID了，PID=端口优先级+端口号，一般来 说端口优先级是默认的，所以，端口号越小的端口，将成为根端口。 注意： 先比较开销，再比较PID。
如上图所示：从ＰＣ０到达ＰＣ１的数据帧会经过中间由三 台交换机组成的环路，ＳＴＰ协议会选择一条最短的路径让 数据帧从ＰＣ０到达ＰＣ１。假如，ＳＴＰ协议通过计算， 认为走２路——３路到达ＰＣ１是最短路径，那么１路就会处 于非激活状态，即１路上有关的端口会处于堵塞状态。如果 交换机Ｓ１出现了故障导致２路和3路不能走了，那么STP就 会激活1路，确保数据帧能够到达ＰＣ１.
交换机间的循环链路
1.2 单帧Βιβλιοθήκη 多次递交单帧的多次递交1.3 桥接表的不稳定
桥接表的不稳定性问题 如果交换机在不同的端口收到同一个帧，它的MAC数 据库将会变得不稳定。
2 . 生成树协议概述
2.1 生成树协议概述
生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）起源于 DEC公司的“网桥到网桥”协议。后来，IEEE 802委员
STP协议生成树协议在局域网中的应用原理
STP协议生成树协议在局域网中的应用原理在局域网中，STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）扮演着重要的角色。
它的作用是维护网络中的冗余链路，并确保数据在网络中的稳定转发。
本文将介绍STP协议的原理及其在局域网中的应用。
一、STP协议原理STP协议的主要原理是根据网络拓扑结构建立一棵生成树，通过选择一个根节点，并关闭其他冗余链路，实现网络中的最优路径选择与环路消除。
以下是STP协议的一般流程：1. 桥选主，选择根桥：在网络中，选择一个桥作为根桥，该桥不断发送Bridge Protocol Data Units（BPDU）消息，用于告知其他桥它是根桥。
2. 桥优先级设置：每个桥都有一个默认的桥优先级，优先级越低，越可能成为根桥。
如果优先级相同，则根据桥的MAC地址来决定。
3. 接收BPDU消息：每个桥都会接收来自其他桥发送的BPDU消息，这些消息包含了发送桥的信息。
4. BPDU消息处理：桥根据收到的BPDU消息更新自己的信息，并根据收到的BPDU消息选择最短路径到达根桥的端口。
5. 生成树构建：根据桥的信息和路径开销（Path Cost）计算，生成一棵覆盖整个局域网的树，每个桥上的端口被划分为根端口、设计端口或者阻塞端口。
二、STP协议在局域网中的应用在局域网中，STP协议的应用主要有以下几个方面：1. 防止环路：局域网中存在多条连接同一个网络设备的链路，如果不使用STP协议，这些链路可能形成环路，导致数据在网络中无限循环，严重影响网络性能。
STP协议通过选择最优路径并关闭冗余链路，消除了环路问题，确保数据在网络中的正常传输。
2. 提高网络可靠性：STP协议可以在网络中的某个链路发生故障时，及时切换到其他可用链路，确保网络的连通性和可靠性。
当检测到某个链路断开或故障时，STP协议会选择替代路径，保证数据传输不会中断。
3. 负载均衡：STP协议可以将网络中的流量分摊到不同的链路上，实现负载均衡。
生成树协议原理及配置
•
•
100M
100M
STP算法的过程——选择根端口（一）
根交换机A发送Root path cost=0的BPDU，B从port1收到后将port1端口的路 径耗费值与收到的BPDU的Root path cost相加，得到的值作为B发给其它端口 BPDU的Root path cost值
12bit全0=步进值4096
STP算法的过程
– 第一步，需要选举出一个根交换机，达 到全网公认某台交换机是根交换机。
Root
STP算法的过程——选举根交换机（一）
启动时，所有交换机假定自己就是根交换机，发出的BPDU中Root ID=Bridge ID。
Bridge ID=32768.0000-0000-0001 Root ID=32768.0000-0000-0001 Bridge ID=32768.0000-0000-0003 Root ID=32768.0000-0000-0003 BPDU
Root
A
Port1
B
Port2
（RP） Port1 0+19=19
Port2 19+19=38 19＜38
C
STP算法的过程
– 第三步，选择指定端口（Designated Port），所有物理网段 都会选出到根交换机最近的端口为指定端口。 三个网段将会 选出三个DP。
Root
DP
网段1
树产生的背景 STP、RSTP协议原理
桥接协议数据单元（BPDU）
STP算法的过程 STP存在的问题以及RSTP的出现
MSTP协议原理 生成树配置和排错
BPDU（bridge protocol data unit）
生成树协议原理及配置
生成树协议原理及配置生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）是一种用于防止网络中的循环路径和数据包冲突的协议。
它的目标是通过选择网络中的一个根桥，从而建立一个无环的生成树，从而实现网络的冗余和可靠性。
生成树协议的原理是通过选举根桥、计算最短路径和禁用冗余链路来实现。
当网络中有多个桥接设备连接时，生成树协议会选择一个设备作为根桥。
根桥的选择通常基于桥优先级和MAC地址。
然后，生成树协议会在网络中计算出一条最短路径，以使所有设备都能通过该路径与根桥通信。
生成树协议还会根据冗余链路的代价来禁用一些链路，以防止循环路径的出现。
1.桥优先级和MAC地址：生成树协议通过比较桥的优先级和MAC地址来选择根桥。
通常情况下，优先级较低的桥将成为根桥。
可以通过手动配置桥的优先级来控制根桥的选择。
2.连接参数：生成树协议需要配置桥接设备之间的连接参数。
包括端口优先级、端口状态（开启或关闭）和端口成本。
这些参数将影响最短路径的选择和冗余链路的禁用。
3. BPDU（Bridge Protocol Data Unit）：BPDU是生成树协议中用于交换信息和进行状态更新的数据包。
生成树协议需要配置BPDU的发送和接收规则。
通常情况下，桥接设备会定期发送BPDU，以更新网络状态并检测循环路径。
4.禁用冗余链路：生成树协议会根据链路的代价禁用一些冗余链路，以防止循环路径的出现。
链路的代价通常基于链路的速度或带宽。
可以通过手动配置链路的代价来控制冗余链路的禁用。
5. STP版本：生成树协议有多个版本，如STP、RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）和MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）。
不同版本的生成树协议具有不同的特性和性能。
配置时需要根据网络的需求选择合适的版本。
在实际应用中，生成树协议的配置通常需要在网络设备上进行。
网络管理员可以通过命令行界面或图形化界面来配置生成树协议的各个参数。
第八讲 生成树协议(STP)原理和配置
以上三部分属性组成域的MCID，只有这三部分属性完全相 同，即MCID相同的网桥才被MSTP认为属于同一个MST域
MSTP的优势（IEEE802.1S）
MSTP的优势： 具有VLAN认知能力； 可以实现负载均衡； 可以实现类似RSTP的端口状态快速切换； 可以捆绑多个VLAN到一个实例中以降低资源占用 率； 可以很好地向下兼容STP/RSTP协议。 而且，MSTP是IEEE标准协议，推广的阻力相对 小得多。 各项全能的MSTP协议是生成树发展方向。
RSTP和STP的区别
协议版本不同
0 vs 2
端口状态转换方式不同
5种 vs 3种
配置消息报文格式不同 拓扑改变消息的传播方式不同
主要内容
第一章 生成树产生的背景
第二章 STP、RSTP协议原理
第三章 MSTP协议原理 第四章 生成树配置及案例
RSTP的局限性
仍是单生成树结构 ，收敛速度仍无法 应对大型网络； 802。1Q给单生成树带来的挑战； 链路被阻塞后将不承载任何流量，造 成了带宽的极大浪费
RSTP与STP端口状态对比
该端口是否 该端口是否 STP端口状 RSTP端口 包含在活动 学习MAC 态 状态 拓扑中？ 地址？
禁用 阻塞
侦听 学习 转发
丢弃 丢弃
丢弃 学习 转发
否 否
否 否 是
否 否
否 是 是
RSTP的改进
如果旧的根端口已经进入阻塞状态，而且新根端口 连接的对端交换机的指定端口处于Forwarding状态， 则在新拓扑结构中的根端口可以立刻进入转发状 指定端口可以通过与相连的网桥进行一次握手，快 速进入转发状态 握手必须在点对点链路的条件下进行 握手会顺次传递下去，一直扩散到网络边缘 网络边缘的端口——即直接与终端相连，而不是和 其它网桥相连的端口——可以直接进入转发状态， 不需要任何延时
生成树协议STP和快速生成树协议RSTP的配置及原理
生成树协议STP和快速生成树协议RSTP的配置及原理生成树协议STP和快速生成树协议RSTP：生成树协议的由来：由于网络中会存在单点故障而导致网络无法访问，系统瘫痪，因此在网络中提供冗余链路即引入备份链路来解决单点故障问题，但是------这样做的好处是：减少单点故障，增加网络可靠性；缺点是：产生交换环路，会导致广播风暴、多帧复制、MAC地址表抖动。
因此生成树协议是为了提供冗余链路，解决环路问题（作用）。
生成树协议的原理：使冗余端口置于“阻塞状态”；网络中的计算机在通信时，只有一条链路生效；当原本的链路出现故障时，将处于“阻塞状态”的端口重新打开，从而确保网络连接稳定可靠。
实验目的：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拓扑：配置过程：（此实验需要先配置再连线，只能在真实机上做）生成树协议STP：1.开启生成树协议：（A和B同）switchA#configure terminal 进入全局配置模式switchA(config)#spanning-tree 开启生成树协议2.设置生成树模式：（A和B同）switchA(config)#spanning-treemode stp ！设置生成树模式为STP（802.1D）验证测试：验证生成树协议模式为802.1D3.验证生成树协议已经开启：（A和B同）switchA#showspanning-tree ！显示交换机生成树的状态switchA#showspanning-tree interface fastEthernet 0/1 ！显示交换机接口fastethernet0/1的状态switchA#showspanning-tree interface fastEthernet 0/2 ！显示交换机接口fastethernet0/2的状态4.测试结果：C:\Users\pdsu>ping -t192.168.10.1正在Ping192.168.10.1 具有32 字节的数据:请求超时。
生成树协议配置
生成树协议配置生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）是一种网络协议，用于在网络中防止环路，并确定最佳路径。
在网络中，当存在多条通向同一目的地的路径时，可能会形成环路，导致数据包在网络中不断循环，最终导致网络拥堵甚至崩溃。
生成树协议的作用就是通过选择一条最佳路径，将其他冗余路径屏蔽，从而避免网络环路的发生。
在配置生成树协议时，需要考虑以下几个关键因素：1. 选择根桥。
在生成树协议中，网络中的一个交换机会被选举为根桥（Root Bridge），所有其他交换机都将以根桥为参照物来确定最佳路径。
通常情况下，根桥的选择是根据交换机的优先级和MAC地址来确定的。
管理员也可以手动指定某个交换机为根桥。
2. 确定端口状态。
生成树协议通过确定端口的状态来屏蔽冗余路径。
在网络中，有三种端口状态，指定端口（Designated Port）、根端口（Root Port）和阻塞端口（Blocked Port）。
指定端口是指向根桥的最佳路径，根端口是指向根桥的最佳路径，而阻塞端口则是被屏蔽的冗余路径。
3. 配置优先级。
管理员可以通过配置交换机的优先级来影响根桥的选举结果。
通常情况下，优先级越低的交换机越有可能成为根桥。
在生成树协议中，优先级的范围是0-61440，默认值是32768，步长为4096。
4. 设置端口成本。
在生成树协议中，每个端口都有一个成本值，用来表示到达根桥的路径的开销。
成本值越低，表示到达根桥的路径越短。
管理员可以手动配置端口的成本值，也可以使用默认的自动计算方式。
5. 监控生成树状态。
配置生成树协议后，需要及时监控生成树的状态，确保网络正常运行。
管理员可以通过查看生成树协议的状态信息，包括根桥、端口状态、成本值等，来了解网络的拓扑结构和路径选择情况。
总结。
生成树协议的配置是网络管理中的重要工作之一。
通过合理配置生成树协议，可以避免网络中出现环路，确保数据包能够按照最佳路径进行传输，提高网络的稳定性和可靠性。
08-STP配置
STP配置目录第1章配置生成树协议（STP） (1)1.1 STP概述 (1)1.2 SSTP配置任务列表 (2)1.3 SSTP配置任务 (2)1.3.1 选择STP模式 (2)1.3.2 禁止/启动STP (2)1.3.3 配置网桥优先级 (3)1.3.4 配置Hello Time (3)1.3.5 配置Max Age (3)1.3.6 配置Forward Delay (3)1.3.7 配置端口优先级 (4)1.3.8 配置端口路径开销 (4)1.3.9 配置自动指派端口 (4)1.3.10 监控STP状态 (4)1.4 RSTP配置任务列表 (5)1.5 RSTP配置任务 (5)1.5.1 开启/关闭OLT的RSTP (5)1.5.2 配置网桥优先级 (5)1.5.3 配置Forward Time (6)1.5.4 配置Hello Time (6)1.5.5 配置Max Age (6)1.5.6 配置端口路径开销 (7)1.5.7 配置端口优先级 (7)1.5.8 重启协议转换检查 (8)第1章配置生成树协议（STP）1.1 STP概述标准的生成树协议（Spanning-Tree Protocol，STP）定义于IEEE 802.1D，它将一个由若干网桥连接组成的局域网拓扑简化为一棵单独的生成树，防止网络环路的产生，保证网络的稳定工作。
生成树算法和协议将任意的桥接局域网配置为简单连接的活动拓扑结构。
在活动拓扑中，有些网桥端口可以转发帧，有些端口则处在阻塞状态而不能转发。
处在阻塞状态的端口也可能被包含在活动拓扑中，当网络中出现设备失效、添加或移出时，它就会转入转发状态。
在生成树拓扑中，一个网桥被认为是根或者根桥（Root）。
对每一个局域网段，都有一个网桥端口负责该网段到根桥的数据转发，该端口被认为是该局域网段的指派端口，而端口所在的网桥被认为是该局域网的指派网桥（Designated Bridge）。
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。
stp生成树协议的基本配置步骤stp生成树协议的基本配置步骤如下：步骤一：确定根桥1.选择一个优先级最高的交换机作为根桥。
2.在优先级相同的情况下，选择MAC地址最低的交换机作为根桥。
步骤二：选择根端口1.每个交换机都会发送BPDU（Bridge Protocol Data Unit）到其他交换机，用于选举根桥。
生成树原理与配置过程
生成树原理与应用配置一, 生成树协议（STP）概述：生成树协议 (spanning Tree Protocol)是一种链路管理协议, 它为网络提供冗余链路同时还防止产生环路。
在一些重要的网络中，链路出现故障是不可避免的，为了不影响正常的网络运行，通常会有冗余线路，这样能更好的提供网络的稳定性。
在局域网中产生环路是经常会发生的。
产生环路的原因有以下两点：（1）人为因素：在没启用生成树的环境下，要对一个局域网进行最简单的攻击，办法就是用一根网线在交换机上连接成一个环，顿时整个网络可能会瘫痪。
（2）无意因素：对一些网络知识比较薄弱的人，可能因为一些误操作，也能造成网络的环路。
二，生成树的应用：在局域网中，为了防止人为的和无意的操作造成网络的环路，这样启用生成树协议，可以防止产生网络的环路。
以下是环路后的网络拓扑图：上图中PC要访问服务器，首先交换机要形成一个广播帧，请求目标mac地址，因为以太网传输全基于mac地址。
过程如下：（1）SA形成广播帧，从E1和E2端口转发出去。
（2）SB和SC收到数据帧后，除源端口外会从其它的端口转发出去。
（3）SD的E7，E8端口收到广播帧后，也会除源端口外，从其它端口转发出去。
网络出现一个环后，交换机会不停的从收到广播帧，再转发出去。
这样网络会在很短的时间出现瘫痪。
三，生成树的工作机制：（1） BPDU数据包：通过网桥之间传递较小的信息包——网桥协议数据单元BPDU （Bridge Protocol Data Unit ），来决定阻塞那些冗余链路端口，从而建立起树状网络结构。
被阻塞的端口不能接收和转发数据包，但仍然是一个活动的端口，可以接收和读取BPDU。
一旦网络拓扑发生变化，网桥利用STA 算法，重新决定转发端口和阻塞端口，原先的阻塞端口可能就成为了转发端口。
（2）根交换机：处于生成树根位置的交换机，它的优先级值最小，或ID 最小。
一个启用STP协议的网络只能有一个根交换机。
论文题目：STP(生成树协议)的原理与配置
论文题目：STP(生成树协议)的原理与配置本文介绍了STP（生成树协议）的原理和配置，以及其在网络中的应用。
在局域网中，简单的物理冗余会造成回路，若无正确的备份策略，将形成广播风暴而影响整个网络性能，严重情况下甚至会造成整个网络的瘫痪。
基于图论的生成树算法就是通过禁止多余的链路将环路结构转换为逻辑上的树形拓扑结构，这样保证互连的网络中任意节点到其他所有节点均有唯一的路径，而且是最优路径，以阻止由此产生的局域网广播风暴。
同时，STP负责监测拓扑结构的变化，并能在拓扑结构发生变化之后重构新的生成树拓扑结构。
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与STP的所有交换机之间通过交换桥协议数据单元BPDU（BridgeProtocolDataUnit）来实现。
为稳定的生成树拓扑结构选择一个根桥，为每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。
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。
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。
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STP作用示意图
1/1
BID：32768.AA-BB
1/1
指定端口
1/2 1/2
BID：32768.AA-CC
网段 3
端口状态
状 态
转
学
描
述
发
习
发送和接收用户数 据 构建桥接表
侦 阻
禁
听 塞
用
构建“活动”拓扑 只接收BPDU
管理关闭
STP定时器
定时器 Hello Time Forward Delay Max Age 主要目的 根交换机发送配置BPDU之 间的时间间隔 默认值 2秒
环路的产生
A 1
NET1 1
1
3 2 NET2
3 2
B
我们的解决方案
方案设想：如果我们可以通过某种技 术阻断冗余链路以消除网络中可能存 在的环路，当活动链路出现问题的时 候，冗余链路可以自动激活从而保证 网络的连通性就可以达到我们的目的; 实现技术：STP（Spanning Tree Protocol）
本讲主要内容
生成树产生的背景
STP 、RSTP协议原理
MSTP协议原理 生成树配置及案例
交换机基本原理
自动学习站点的地址信息，建立相应的表项 当交换机的某个端口上收到含有某个源MAC地址的数据帧时，它就 把该MAC地址和接收该数据帧的端口号保存在MAC地址表中。MAC 地址表能够指明该MAC地址与交换机的哪个端口相连。 按照特定的规则对报文进行处理 当交换机收到一个数据帧时，会查找这张地址表，找到目的MAC所 对应的端口。然后分下列三种情况进行处理： 1. 如果目的端口是接收端口，则抛弃这个帧，如果不是接收端口，则从 那个端口转发该帧。 2. 如果收到的数据帧不能从该表中找到对应目的端口，则要从除收到该 数据之外所有其他端口广播出去。 3. 如果交换机收到的是广播帧，也要把该帧从除接收端口以外的所有其 他端口转发出去。
侦听和学习状态的持续时间
BPDU存储的时间长度
15秒
20秒
STP状态机
禁 用
（1，6） （2） （2）
监听
（3） （4） （1） （2） （4） （5） （5）
阻塞
（4）
学习
（2）
转发
（2） 1）端口启用或初始化 4）端口被选为非指定端口 （6） 3）端口被选为根端口或指定端口 6）PortFast
SW1/SW2/SW3以ROOT 为根，阻断至 BLOCK的链路，见红色虚线
ROOT
BLOCK
SW1
SW2
SW3
BPDU介绍
BPDU也被称作桥协议数据单元 主要内容包括：
根网桥的标识（Root ID） 从指定网桥到根网桥的最小路径开销（Root Path Cost） 指定网桥的标识 指定网桥的指定端口的标识
RSTP和STP的区别
协议版本不同
0 vs 2
端口状态转换方式不同
5种 vs 3种
配置消息报文格式不同 拓扑改变消息的传播方式不同
主要内容
第一章 生成树产生的背景
第二章 STP、RSTP协议原理
第三章 MSTP协议原理 第四章 生成树配置及案例
RSTP的局限性
仍是单生成树结构 ，收敛速度仍无法 应对大型网络； 802。1Q给单生成树带来的挑战； 链路被阻塞后将不承载任何流量，造 成了带宽的极大浪费
TCM报文传播
ROOT
拓扑改变通知消息
拓扑改变应答消息
拓扑改变消息
临时环路问题
环路产生：当拓扑结构发生变化，BPDU要经过一定 的时延才能传播到整个网络，在所有网桥收到这个 变化的消息之前：
若旧拓扑结构中处于转发的端口还没有发现自己应该在新的拓扑中停 止转发，则可能存在临时的回环； 若旧的拓扑结构中阻塞的端口还没有发现自己应该在新的拓扑结构中 开始转发，则可能造成网络暂时失去连通性。
CISCO 的PVST/PVST+ 的缺陷
每个VLAN 一个生成树,将导致通信量正比 于VLAN 个数; 维护多个生成树导致网桥的计算量和资源 占用率急剧增加,CPU将不堪重负; 协议私有,兼容性太差;
横空出世的MISTP/MSTP
CISCO 的PVST/PVST+ 的缺陷； 从PVST/PVST＋到多实例化的MISTP; MISTP既有PVST的VLAN认知能力和负载 均衡能力，又拥有低CPU占用率。 不幸的是：兼容性极差,并且协议私有。 IEEE 802.1s定义了多生成树协议MSTP （Multiple Spanning Tree Protocol），它 是一种新型多实例化生成树协议。
生成树协议（STP）
董德礼 arli@
前一讲内容回顾
交换机端口技术： Auto-Negotiation、 Auto-MDIX、Flow-Control、Port-Group 交换机端口流量控制技术：背压式控制 （backpressure）、PAUSE帧的使用（简 单的停-启协议）
STP是一个二层协议，使用一种特殊的目 的的算法用来发现网络中的物理环路并产 生一个逻辑上无环的拓扑
课程内容
第一章 生成树产生的背景
第二章 STP、RSTP协议原理
第三章 MSTP协议原理 第四章 生成树配置及案例
STP算法基本原理（IEEE802.1D）
网桥之间通过互相传递BPDU交互信息 根据BPDU提供的信息，通过下列措施 避免环路
可以用（RootID，RootPathCost， DesignatedBridgeID， DesignatedPortID）表示
BPDU报文格式
DMA SMA
L/T
LLC Header
Payload
DMA:目的MAC地址 配置消息的目的地址是一 个固定的组播地址 （0x0180c2000000） SMA:源MAC地址 即发送该配置消息的桥 MAC地址 L/T:帧长 LLC Header:配置消息固定的 链路头 Payload:BPDU数据
一个包含数字和字母的配置名字（Region name） 一个配置修正级别（Revision level） 网桥中VLAN向生成树实例映射的配置摘要（Configuration Digest）
以上三部分属性组成域的MCID，只有这三部分属性完全相 同，即MCID相同的网桥才被MSTP认为属于同一个MST域
STP几个重要概念
网桥ID：由一个8字节域构成（网桥优先级：MAC地 址）,较低值总是优先
网桥优先级：由一个10进制数表示，其值的范围是065535（默认是32768）
路径开销：用来决定到根交换机的路径，较低的值总是 优先 端口ID：由一个2字节域构成（端口优先级：MAC地 址），较低的值总是优先
值 域
协议ID
协议版本 BPDU类型 标志位 根桥ID 根路径开销 指定桥ID 指定端口ID Message Age Max Age Hello Time Forward Delay
占用字节
2 1 1 1 8 4 8 2 2 2 2 2
BPDU交互过程
当一个网桥第一次被激活时，其上所有端口 每隔2秒（默认Hello Time）发送一次BPDU 网桥将各个端口收到的BPDU和自己的 BPDU做比较，得出优先级最高的BPDU 网桥用优先级最高的BPDU更新本身的 BPDU，完成以下主要工作： 选择根网桥RootID 计算到根桥的最短路径开销Root Path Cost 选择根端口Root Port 选择指定端口 网桥从指定端口发送新的配置消息
端口优先级：由一个10进制数表示，其值的范围是0-256 （默认是128）
根端口：非根网桥按照路径开销最靠近根网桥的端口 指定端口：一个网段按照路径开销最靠近根网桥的端口
STP收敛过程
选举一个根交换机 选举根端口 选举指定端口
BID：32768.AA-AA
网段 1
1/1 1/2
网段2
传统STP（STP/RSTP）的问题
Trunk链路上实 际上运行着多个 VLAN 所有VLAN共用 一棵生成树 无法实现不同 VLAN在多条 Trunk链路上的 负载均衡B1来自B2F B B3
CISCO 对生成树技术的引领—-PVST/PVST+
面对802.1Q，Cisco的VLAN生成树PVST （Per VLAN Spanning Tree）带来了新希 望； 缺陷：PVST不兼容STP/RSTP 为了兼容STP/RSTP，Cisco的PVST＋对 PVST作了改进，它在VLAN 1上运行普通 STP，在其它VLAN上运行PVST。
规避方法：引入Forward Delay（BPDU传播到整个 网络的最大时延）
设计中间状态：处于中间状态的端口只是学习站点的地址信息，但不 转发数据 端口从阻塞状态经过Forward Delay的延时后进入中间状态 再经过Forward Delay的延时后才能进入转发状态
STP存在的问题
MSTP负载均衡
用少量资源在 网络中实现多 个生成树 在多条Trunk链 路上实现VLAN 级负载均衡
实例A: VLAN10~30
B1
B2 实例B阻塞 实例A转发 F B
实例A阻塞
实例B转发
B3
实例B: VLAN40-50
什么是MST域
由于多个VLAN可以映射到一个单一的生成树实例， IEEE802.1s委员会提出了MST域的概念，用来解决如何判 断某个VLAN映射到哪个生成树实例的问题。 一个MST域是由一个或若干个具有相同MCID（MST Configuration Identification）的网桥和将网桥互连起来的局 域网组成。 MST域具有以下三个属性：