STP生成树协议

广播风暴：交换机形成环路会形成广播风暴
多帧复制
MAC震荡或MAC地址飘移

一、交换机广播风暴的产生

1、交换机工作原理
根据MAC地址表转发数据帧，如果地址未知，则广播。

2、广播风暴的产生
当网络中存在物理环路，会产生广播风暴。
二层环路会带来什么问题？广播风暴、MAC震荡、多帧复制
❤STP生成树协议是解决二层环路的（不能解决三层环路），逻辑上断开环路，备份链路❤

二、STP协议介绍

1、 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。
当线路出现故障，断开的接口被激活，恢复通信，起备份线路的作用。
2、STP的算法（判断阻塞端口）
网桥设备：
根网桥：负责数据的转发（其他的都为非根网桥）

交换机默认是开启生成树协议的，启动时就会向对方发送BPDU协议（桥数据单元）（包含桥优先权、MAC地址等信息）

STP将一个环形网络生成无环拓朴的步骤：
第一步：选择根网桥（Root Bridge）
第二步：选择根端口（Root Ports）
第三步：选择指端口（Designated Ports）

3、选择根网桥（Root Bridge）
（1）❤如何选择根网桥❤？（所有的数据都要从根桥转发）
根据❤网桥ID（BID）❤选择根网桥，❤谁的优先级小，谁就是根桥。如果优先级相同，谁的MAC地址小谁就是根桥❤。
BID：优先级.MAC（BID由交换机的优先级和MAC地址构成）（交换机的优先级默认是32768）
SW1#show spanning-tree （查看BID和MAC地址等信息）
Root ID为根桥的（MAC地址为根桥的MAC地址）
Bridge ID的MAC地址为该交换机自己的（加了vlan值）

（2）什么是网桥ID（BID）？
每个网络只能有一个根桥，根桥具有最低的桥ID，根桥上的所有端口都是指派端口，选择根网桥的目的是为了给将生成的树形结构确定一个树根。
（3）选择根网桥举例

4、❤选择根端口❤（Root Ports）
（1）如何选择根端口？
❤在非根网桥上选择一个到根网桥最近的端口❤作为根端口选择根端口的依据是：
❤根路径成本（cost值）【从端口出发到根桥】最低
直连网桥的网桥ID最小（MAC地址）
直连网桥的端口ID最小❤
（2）什么是cost值？
根路径成本是网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和。
根路径成本表
SW1#show interfaces f0/0（查看接口连接速率）
（3）什么是端口ID
（4）选择根端口举例
5、❤选择指定端口❤
选择指定端口的依据是：
在❤每个网段上（每条链路上），选择1个指定端口❤，
根桥上的端口全是指定端口。
非根桥上的指定端口：
❤根路径成本【从非根桥到根桥】最低（看端口所在路由）
端口所在的网桥（路由）的ID值较小（MAC地址）
直连网桥的端口ID值较小❤
000d.2800.b102

三、BPDU（桥协议数据单元）

1、什么是BPDU？
交换机怎么知道其他交换机的网桥ID？怎么知道哪个端口的根路径成本最小？
是因为交换机之间使用BPDU来交换STP信息，BPDU（Bridge Protocol Data Unit）使用组播发送BPDU，组播地址为：01-80-c2-00-00-00。
BPDU分为2种类型：
配置BPDU －用于生成树计算
拓朴变更通告（TCN）BPDU －用于通告网络拓朴的变化
2、STP使用BPDU选择根网桥
（1）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。
（2）当接收到其他交换机发出的BPDU后，比较网桥ID，选择较小的添加到根网桥ID中。
3、STP使用BPDU计算根路径成本
（1）根网桥发送根路径成本为0的BPDU
（2）其他交换机接收到根网桥的BPDU后，在根路径成本上添加接收接口的路径成本，然
后转发。

四、生成树端口的状态

根端口和指定端口：转发
Switch#show spanning-tree
Sts端口状态：FWD转发状态,BLK阻塞状态，LSN学习状态,LRN帧听学习
Prio.Nbr：优先级
Role:Root（根端口）,ALtn（预备端口）
端口：帧听->学习->转发

五、生成树计时器

交换机开机需要等待30秒时间开始转发数据
当某个正在使用的链路断掉，阻塞的端口需要50秒时间开始转发数据

六、PVST（按VLAN生成树）

STP分类:
STP（生成树协议、只生成一棵树、比RSTP慢）
RSTP（快速生成树协议，生成一棵树，比STP快）
MSTP（多生成树协议）（可以按实例生成多棵树，两条链路都用起来，互为备份）
PVST（按vlan生成树）（思科私有协议）
VBSTP（和PVST一样，也是按vlan生成树）（华为私有的）

STP和RSTP链路不故障，备份链路一直不会启用

1、什么是PVST
PVST是Cisco私有的，为每个VLAN构造一棵生成树
优点：所有链路都用起来了

2、PVST在实际中的应用
配置网络中比较稳定的交换机为根网桥
利用PVST实现网络的负载分担
PVST的配置案例：
MSW1（左上）MSW2（右上）
vlan 10 的根桥为MSW1，备份根桥为MSW2，阻塞端口在SW1的f0/19
vlan 20 的根桥为MSW2，备份根桥为MSW1，阻塞端口在SW1的f0/22
优先级一定是4096的倍数
1.配置vlan
MSW1(config)#vlan 10
MSW1(config-vlan)#vlan 20

MSW1(config)#int f0/24
MSW1(config-if)#sw tr en d
MSW1(config-if)#sw mo tru

MSW1(config)#int f0/22
MSW1(config-if)#sw tr en d
MSW1(config-if)#sw mo tru

MSW2(config)#vlan 10
MSW2(config-vlan)#vlan 20

MSW2(config)#int range f0/19,f0/22
MSW2(config-if)#sw tr en d
MSW2(config-if)#sw mo tru

SW(config)#vlan 10
SW(config-vlan)#vlan 20
SW(config)#int f0/1
SW(config-if)#sw mo acc
SW(config-if)#sw acc vlan 10

MSW1(config)ip routing
int vlan 10
ip add
PC0网关设置与SW1 vlan 10 ip相同
#show spanning-tree
#show version
这两个命令都能查看MAC地址

PVST的配置：
MSW1(config)#spanning-tree vlan 10 priority 4096
MSW1(config)#spanning-tree vlan 20 priority 8192

MSW2(config)#spanning-tree vlan 10 priority 8192
MSW2(config)#spanning-tree vlan 20 priority 4096

PC0 ping 192.168.20.1抓包
tracert 192.168.20.1

3、PVST的配置命令
启用生成树：Switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list
设置根网桥：Switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list root primary | secondary
-设置为primary后，优先级变成24576
-设置为secondary后，优先级变成28672
修改网桥的优先级：Switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list priority Bridge-priority
-优先级的值为4096的倍数
修改端口成本：Switch(config-if)#spanning-tree vlan vlan-list cost cost
修改端口优先级：Switch(config-if)#spanning-tree vlan vlan-list port-priority priority
配置上行速链路：Switch(config)#spanning-tree uplinkfast

配置端口速链路：Switch(config-if)#spanning-tree portfast
查看生成树的配置：Switch#show spanning-tree
查看某个VLAN的生成树详细信息：Switch#show spanning-tree vlan vlan-id detail

网关冗余技术

HSRP（热备份路由协议，思科私有）、VRRP（虚拟路由器技术，公有）（在GNS3中可以做）
standby:10（热备组）（相当于建立了一个虚拟路由器，两个路由器合成一个虚拟路由器）
优先级：优先级大的为活动路由器（Active），小的为备份路由器（standby）

设置跟踪端口：
HSRP跟踪端口有什么作用？如果设置了跟踪端口，那么被跟踪的端口如果down掉，则将端口所在的路由器优先降级，默认降级为10

开启抢占模式
抢占模式：preempt
跟踪端口:track
时间:timers
MSW1(config)#int vlan 10
MSW1(config)#standby 10 ip 192.168.10.250（设置虚拟ip）
MSW1(config)#standby 10 preempt（开启强制模式）
MSW1(config)#standb 10 track f0/22（跟踪端口，连接的端口都可以跟踪）（原本应该断开的链路）
MSW1(config)#standby 10 priority 101（数字越大，优先级越小，成为备份链路的优先级越大，断开端口优先级默认降10）
MSW1(config)#standby 10 timers 3 10（hello时间3秒，保持时间10秒）
MSW1(config)#show standby

MSW2(config)#int vlan 10
MSW2(config)#standby 10 ip 192.168.10.250（设置虚拟ip）
MSW2(config)#standby 10 preempt（开启强制模式）
MSW2(config)#standb 10 track f0/19
MSW2(config)#standby 10 timers 3 10（超过10秒）
MSW1(config)#show standby

修改三层交换vlan的ip 192.168.10/20.250

一端断了另一端还能用

思考：STP和HSRP的关系

链路聚合：增加带宽，实现备份，一条线断了还能用另一台线
LAGP
PAGP

七、以太网端口聚合

1、什么是端口聚合？

链路聚合又称为端口聚合，端口捆绑，英文名porttrunking。是一种聚合多个物理接口 ( that ) 创建一个逻辑接口。你可以捆扎( bundle ) 八个单独的活动链接到一个信道端口，以提供更高的带宽和冗余。端口通道也负载平衡这些物理接口上的通信量。只要端口通道中的至少一个物理接口可操作，端口通道就可以保持运行。

2、channel-group 模式
PAgP 是 Cisco私有，只能在 Cisco Switch 上设定，PAgP 有两个模式，分別是 Desirable 与 Auto当 PAgP 成功建立 EtherChannel 后，PAgP Message 会继续定时传送去维持 EtherChannel。

         Desirable  Auto

Desirable √ √ 主动发送PAgP报文
Auto √ x 被动发送PAgP报文
On 手动设置，需要两边都设置

LACP 是 IEEE Standard

         Active  Passive

Active √ √ 主动发送LACP报文
Passive √ x 主动接收LACP报文

3、channel-group说明

（1）Cisco最多允许EtherChannel绑定8个端口；如果是百兆网络，总带宽可达1.6Gbit/s；如果是千兆网络，总带宽可达16Gbit/s。
（2）EtherChannel不支持10M端口；
（3）EtherChannel编号只在本地有效，链路两端的编号可以不一样；
（4）EtherChannel默认使用PAgP协议；
（5）EtherChannel默认情况下是基于源MAC地址的负载平衡；
（6）一个EtherChannel内所有的端口都必须具有相同的端口速率和双工模式，LACP只能是全双工模式；
（7）channel-group接口会自动继承最小物理接口，或最先配置的接口模式；
（8）cisco的交换机不仅可以支持第二层EtherChannel,还可以支持第三层EtherChannel。

4、配置端口聚合
Switch(config)#int port-channel 1
Switch(config-if)#switchport mode trunk
Switch(config)#int range f0/1-2
Switch(config-if-range)#channel-group 1 mode on

5、配置流量均衡
Switch(config)#int f0/1
Switch(config-if)#spanning-tree vlan 10 port-priority 16
Switch(config-if)#spanning-tree vlan 20 port-priority 32
Switch(config)#int f0/2
Switch(config-if)#spanning-tree vlan 10 port-priority 32
Switch(config-if)#spanning-tree vlan 20 port-priority 16
（数值越小优先级越高）

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