STP（生成树协议）总结
文章目录
- 一.什么是生成树？
- 二.生成树的作用
- 三.生成树的原理和工作过程
- 3.1.原理
- 3.2.工作过程（即选举过程）
- 3.3. 练习：画出这三个图的生成树
- 四.生成树的要求
- 五.生成树的类型（五种）
- 5.1.802.1D 算法
- 802.1D配置命令：
- 5.2.PVST 基于VLAN的生成树协议 依然沿用了802.1D的运算规则；
- 5.3.PVST + 在PVST的基础，兼容802.1q的trunk封装；且设计了部分的加速；
- 5.4.快速生成树
- 生成树配置命令
- 5.5.MSTP/MST/802.1S 华为设备默认使用该协议
- 配置命令
一.什么是生成树？
生成树协议（英语：Spanning Tree Protocol，STP）是一种工作在OSI网络模型中的第二层(数据链路层)的通信协议，是基于Radia Perlman在DEC工作时发明的一种算法被纳入了IEEE 802.1d中。
二.生成树的作用
三层架构线路冗余时二层桥接容易产生环路，而环路会导致三种情况
1.广播风暴
2.交换机MAC表翻滚 在同一台交换上，同一个MAC地址只能映射到唯一接口
3、同一数据帧重复拷贝 最终导致设备性能长时间超负荷，最终导致过热，重启。
为了解决这样的问题，STP孕育而生，去解决环路的问题。并且还可以实现备份的作用。
三.生成树的原理和工作过程
3.1.原理
在一个二层交换网络中，逻辑的阻塞部分接口；形成从源到目标唯一路径（即使得从根到所有的节点仅存在唯一的路径）；当最佳路径故障时，自动疏通被堵塞的部分接口，来继续网络通讯；实现线路备份
注意： 阻塞是逻辑阻塞，不是物理阻塞，所以不是shutdown
3.2.工作过程（即选举过程）
它的工作过程就是不断进行选举，选举，选举。。。。。
（1）第一步选出根网桥。
对比BPDU中的桥ID： 桥ID= 网桥优先级 + MAC地址（本地背板池）
交换机作为网桥设备时，关注终端设备发送的数据帧中的MAC地址；但交换机本地无MAC；
需要运行STP协议的交换机，必须在出厂时由厂家进行MAC的写入-存储于交换机的背板地址池中
若交换的背板地址池中MAC地址为多个，将选择数值最小的地址来进行选举
先比较网桥优先级（0-65535，默认32768），小优；若优先级一致，比较MAC地址，数值小优；
注明： 在每一棵生成树实例中，有且仅有一台交换机作为根桥；负责发送BPDU，计算和指挥整个树的收敛；作为树形结构的根部，交换网络部分的中心节点；
（2）第二步选出根端口
在每一台非根网桥上有且仅有一个接口；本地离根网桥最近的接口，用于接收来自根网桥的BPDU，同时转发终端的数据帧；
① 比较从根网桥发出，之后通过该接口进入时最小的cost值；
② 若入向的cost相同，比较接口对端的设备的BID，小优
③ 若对端设备的BID相同，那么比较对端接口的PID；小优
④ 若对端设备的PID相同，那么比较本地的PID，小优
PID=端口ID = 接口优先级（0-240，默认128 小优）+ 接口编号 先比较优先级，小优；若优先级相同比较接口编号，数值小优
（3）第三步选出指定端口
指定端口：在每一段运行了STP的物理链路上有且仅有一个接口；转发来自根网桥的BPDU，同时转发终端的数据帧；根网桥上所有接口均为指定端口；根端口的对端一定为指定端口；
① 比较转发来自根网桥的BPDU是，出项的最小cost值
② 若出向cost值相同，比较本地的BID，小优
③ 若本地的BID相同，比较本地的PID，小优
④ 若本地PID相同，将直接阻塞该端口
（4）第四步选出非指定端口
非指定端口：以上所有角色选举完成后，剩余各个接口的角色；该接口处于阻塞状态；
接口阻塞是逻辑上的，并不是接口被关闭；该接口处于可以接收到数据，但不进行转发的状态；
3.3. 练习：画出这三个图的生成树
题目解释：
1.优先级是默认的
2.ABCD的mac的地址值 :A<B<C<D
3.蓝色的数字是接口编号
4.cost值默认为19
5.b的bid小于c的bid，c的bid小于d的bid
答案与解析：
A是根网桥，紫色的圈是根端口，橙色的勾是指定端口，黄色的叉是非指定端口。
B
第一个图：
去掉堵塞的接口之后的图是：（这样就是星型的了）
第二个图：
第三个图：
从A->D->F 与A->C->F 的入口的cost值相同，比较对端的bid，c的bid小于d的cid，所以F的2接口是根端口
去掉堵塞的接口之后的图是：（这样就是星型的了）
四.生成树的要求
生成树在生成过程中，应该尽量的生成一棵星型结构，且最短路径树；
如上图所示：如果这样去堵塞接口，最后就是直线型。不符合要求
如上图所示：如果这样去堵塞接口最后结果就是星型。
注：矩形是交换机，最上面的交换是根网桥
五.生成树的类型（五种）
5.1.802.1D 算法
注意：一个交换网络内仅存在一棵生成树实例；
角色：根网桥 ，根端口，指定端口，非指定端口
状态：down ， 侦听 ， 学习 ，转发
down ：所有接口通电后进入下一状态
侦听：交换机收发BPDU，选出所有角色；根端口、指定端口15s后进入学习状态；非指定端口进入阻塞
学习：学习终端设备发出数据帧中的源mac地址，生成交换机的MAC表（CAM表）；15s后进入转发状态
转发：根端口、指定端口可以开始转发终端的数据帧
阻塞：逻辑阻塞
802.1D的收敛时间：
1、初次收敛 30s 15s侦听+15s学习
2、结构变化
1）存在直连检测 –本地仅存在一个阻塞端口可以接收到来自根网桥的BPDU；需要30s收敛
2）无直连检测 — 20s hold time等待+30s收敛=50s
802.1D算法的缺点：
1、收敛速度慢
2、链路利用率低 – 备份链路正常不转发数据
注：在实际工程中，STP只要正常运算就会生成一个无环的网络结构；但角色位置不好，可能导致网络效率低下；至少应该保障根网桥的位置处于 三层架构中的汇聚层； 在交换机连接AP时，应该保障AP所在接口不被其他物理接口阻塞；
cost值：不同带宽 存在不同cost
802.1d标准： 802.1T标准
10M = 100 1000M= 20000
100M=19 100M=200000
1000M=4
10000M=2
大于100000M=1
[SWA]stp pathcost-standard ? 默认华为使用802.1t标准
dot1d-1998 IEEE 802.1D-1998
dot1t IEEE 802.1T
legacy Legacy
802.1D配置命令：
[sw1]stp mode stp 修改为802.1d算法，当下华为默认为MSTP；
[sw1]stp priority 4096 修改网桥优先级
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp cost ? 修改接口cost值
INTEGER<1-200000000> Port path cost
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp port priority ? 修改接口优先级
INTEGER<0-240> Port priority, in steps of 16
5.2.PVST 基于VLAN的生成树协议 依然沿用了802.1D的运算规则；
区别在于，一个VLAN中存在一棵树；
PVST cisco私有 基于vlan的生成树协议
在每个vlan内，存在一棵树，每棵树的工作原理同802.1d一致；不同vlan的BPDU区别在于网桥优先级；
优先级=4096倍数+vlan id 人为仅可修改4096倍数备份，且只能修改为4096的整倍
仅支持 trunk干道封装为ISL（cisco私有封装）
可以将不同vlan的根网桥放置于不同的汇聚层设备，实现在不同vlan 中阻塞不同的链路；
最终所有链路均被利用，互为备份，提高链路的利用率；
（换句话说，一棵树堵塞的部分给另一个棵树用，这样就提高了链路的利用率）
优点：分流，使用所有物理链路----提高利用率
缺点：1.收敛慢 2.树多 cisco 设备中存在一块独立的stp专用芯片（硬件解决）3.纯私有协议—近支持isl -------（Cisco专用的trunk上封装vlan id 的标准 ，另外一个标准802.1q）
5.3.PVST + 在PVST的基础，兼容802.1q的trunk封装；且设计了部分的加速；
端口加速（接入层连接用户的接口）
上行链路加速-针对直连检测，在满足直连检测条件的接口上，直接进入转发状态，省30s
（只有接入层设备方可配置；自动调大本地网桥优先级和接口cost；非根网桥）
骨干加速—针对次优BPDU 剩去20s的hold time 所有交换机均可配置
优点：利用率（一个vlan一棵树） 部分加速 兼容802.1q
缺点：1、收敛慢（加速不彻底） 2、树多（仅cisco存在单独的芯片，友商无法负荷）
5.4.快速生成树
cisco的RSTP — 基于vlan的快速生成树 - 一个vlan一棵树 pvst+的升级 树多
公有RSTP（802.1w） — 整个交换网络一棵树 802.1d的升级 一棵树
快速的原理：
1、取消了计时器，而是在一个状态工作完成后，直接进入下一状态；
2、分段式同步，两台设备间逐级收敛；使用请求和同意标记；依赖标记位的第1和第6位
3、BPDU的保活为6s；hello time 2s；
4、将端口加速（边缘接口）、上行链路加速、骨干加速集成了
5、兼容802.1d和PVST，但802.1d和PVST没有使用标记位中的第1-6位，故不能快速收敛；因此如果网络中有一台设备不支持快速收敛，那么其他开启快速收敛的设备也不能快速；
当tcn消息出现时，不需要等待根网桥的BPDU，就可以刷新本地的cam表；
切记:接口默认为半双工时，即便运行RSTP，依然基于慢速的802.1D算法来收敛；
生成树配置命令
[sw1]stp mode rstp （快速生成树）
边缘接口—用于连接PC的接口，一旦被设定为边缘接口；将不再进行BPDU的发送，且不进行STP的收敛，直接为转发状态； 但若该接口收到了对端的BPDU，将失去边缘特性，重新正常收敛；
[sw1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp edged-port enable （边缘接口）
[sw1]stp priority ? 修改网桥优先级
INTEGER<0-61440> Bridge priority, in steps of 4096
[sw1]stp root ? 快速定义根网桥角色 （primary 主要根，优先级减去两个4096。Secondary 备份根 减去一个4096 ）
primary Primary root switch
secondary Secondary root switch
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp port priority ? 修改接口优先级
INTEGER<0-240> Port priority, in steps of 16
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp cost ? 修改接口cost
INTEGER<1-200000000> Port path cost
5.5.MSTP/MST/802.1S 华为设备默认使用该协议
继承了快速生成树的基础； 将多个vlan放置于一个组内，基于每个组一棵生成树；
不同组间的BPDU中优先级= 4096倍数+组号
配置命令
[r1]stp mode mstp
默认存在组0，且所有vlan默认处于该组；优先级= 32768+0
分组
[sw1]stp enable
[sw1]stp region-configuration
[sw1-mst-region]region-name a 所有设备应在一个域内
[sw1-mst-region]instance 1 vlan 1 to 5 创建组1放 vlan1到5
[sw1-mst-region]instance 2 vlan 6 to 10
[sw1-mst-region]active region-configuration 激活当前配置（必须配置该指令）
切记：若将创建某个组，但该组内的vlan，在本交换机上没有创建，同时没有为该vlan服务的接口；该组将没有任何信息；整个交换网络中所有设备的分组信息必须完全一致；即以上配置在交换网络中的所有设备要一模一样
定义本地为组1 的主根，组2 的备份根
stp instance 1 root primary 优先级修改为0
stp instance 2 root secondary 优先级修改为4096
[sw1]stp instance 1 priority ?
INTEGER<0-61440> Bridge priority, in steps of 4096
[sw1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp instance 1 cost ?
INTEGER<1-200000000> Port path cost
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp instance 1 port priority ?
INTEGER<0-240> Port priority, in steps of 16
这篇文章大部分都在讲生成树协议的原理，配置命令很简单
STP（生成树协议）总结相关推荐
- 广播风暴及STP生成树协议
广播风暴: 广播风暴指的是交换机在发送数据时因为环路问题而向网络中发送了过多的广播信息. 为了解决这个问题,就出现了STP生成树协议. STP生成树协议: STP通过阻塞端口来消除环路,并实现链路备份 ...
- STP生成树协议与MSTP的基本原理与简单配置
STP生成树协议与MSTP的基本原理与简单配置 环路引起的问题 为什么要有生成树协议 BPDU 网桥协议数据单元 选举根交换机的原则 端口角色 端口状态描述 选举根端口指定端口的规则 RSTP:快速生 ...
- 企业三层架构、冗余、STP生成树协议总结
总结 1.企业三层架构 2. 冗余(线路冗余+设备冗余) 3. STP生成树协议:IEEE802.1D,PVST+,802.1W,RSTP(rpvst),802.1S(MST) 企业三层架构(内网结构 ...
- 华为路由交换学习篇-STP生成树协议
目录 STP STP的选举 根桥选举 根端口选举 指定端口选举 替代端口选举 边缘端口的选举 STP的端口状态 测试 实验拓扑图 实验流程 STP 生成树协议,用于解决二层交换网络环路的协议,在二层交 ...
- STP生成树协议详情
生成树协议 STP 生成树协议 RSTP 快速生成树协议 MSTP 多生成树协议 一.原理 stp:Spanning Tree Protocol (生成树协议) 交换网络广播 ...
- STP生成树协议（原理+实验）
文章目录 STP生成树协议原理与配置 前言 一.STP生成树协议的作用 二.STP各种选举的报文--BPDU 三.STP协议中交换机端口角色 四.RSTP快速生成树协议 五.MSTP多实例生成树协议 ...
- 8.STP生成树协议、PVST、HRSP、端口聚合
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 ...
- HCIP-7.4交换机STP生成树协议原理
HCIP-7.4交换机STP生成树协议原理 1.什么是交换机生成树? 2.STP生成树 2.1.标准生成树基本计算过程(802.1D) 2.2.STP的基本概念 2.3. BPDU格式及字段说明 2. ...
- STP生成树协议原理及配置
STP:SpanningTree Protocol,生成树协议. 作用:在实际的网络环境当一个物理环路可以提高网络的可靠性,当一条线路断掉的时候,另外一条链路仍然可以传输数据.但是在交换的网络中,当交 ...
- 【科普】STP生成树协议
生成树协议 生成树协议(英语:Spanning Tree Protocol,STP),是一种工作在OSI网络模型中的第二层(数据链路层)的通信协议,基本应用是防止交换机冗余链路产生的环路.用于确保 ...
最新文章
- ubuntu查看python版本-linux查看python安装路径,版本号
- FreeBSD 9.1安装KMS 这是一个伪命题###### ，9....
- go 从入门到精通（二）基本数据类型和操作符
- A Network in a Laptop: Rapid Prototyping for Software-Defined Networks
- 四、纤维素纤维使用P-N系阻燃剂协同作用的原理？
- Java开发知识体系！我用2个月的时间破茧成蝶
- [C++]宏定义#define A B C
- 静态链接与动态链接的区别
- 认识计算机硬件实验项目,实验1 认识计算机的硬件与硬件组装
- Linux笔记-手动配置yum及光盘安装rz
- Java设计模式-设计模式概述
- php redis 签到,基于Redis位图实现用户签到功能
- 将coco数据集转为voc格式代码
- 「python」使用Python操作Excel的学习
- Html与JS正则表达式测试代码
- 人力资源数据分析（包含数据来源文件）
- STM32+ESP8266使用MQTTAT固件连接云
- 从小白到数据分析师的成长之路
- iOS 录制视频MOV格式转MP4
- java.lang.NoSuchMethodError:javax.persistence.PersistenceContext.synchronization()Ljavax/persistence