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）

交换网络广播风暴
       ●交换机物理布局是环状（线路备份）
       ●交换机之间互相转发未知地址的数据帧

线路备份，形成无环拓扑避免广播风暴=>生成树协议

物理有环，逻辑无环。

二、生成树协议的算法
   1.每个广播域选择根网桥   root bridge
   2.每个非根网桥选择根端口   root port
   3.每个网段上选择指定端口 desigenated port

   每个广播域有且仅有一个根网桥
   每个非根网桥上有且仅有一个根端口
   每个网端上有且仅有一个指定端口

根网桥：优先级+MAC地址
       先对比优先级，默认优先级32768，优先级值越小优先级越大，
       网桥的MAC地址值越小优先级越大
   网桥优先级：
           ●范围 0-65535
           ●默认值 32768
           ●步长 4096

-----------------------------------------------------------------------------
display bridge mac-address \\查看交换机简要MAC
-----------------------------------------------------------------------------

选阻塞端口：
   ①根交换机
       1.对比桥ID
           ●桥ID=桥的优先级＋桥的MAC

   ②RP根端口
       1.此端口到达根网桥路的路径成本之和最低的（开销最小的）
           10M     开销2000000
           100M    开销200000
           1000M   开销



       2.直连的网桥ID最小的（桥的优先级＋桥的MAC）
       3.端口标识最小的（桥优先级和MAC一样情况出现在两台交换机连接多条线路）
           ●端口标识=端口优先级+端口号
                   ●端口优先级：0-240 默认值128 步长16

   ③DP指定端口    #每条线路上选一个指定
       2.根桥上的端口全是指定端口
       2.在每个网段上都有一个指定端口
       3.非根网桥上的指定端口，选择顺序：
           ●端口所在交换机到根网桥的成本开销小的
           ●端口所在交换机的端口所属网桥ID小的（桥的优先级＋桥的MAC）
           ●端口标识小的（端口优先级+端口号）

    ④AP阻塞端口
-----------------------------------------------------------------------------
[HUAWEI]display stp brief   \\查看交换机STP端口角色
MSTID Port            （端口角色）Role STP State     Protection
   0    Ethernet0/0/1       （阻塞）ALTE DISCARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/2       （指定）DESI FORWARDING      NONE
   0    Ethernet0/0/3     （根端口）ROOT FORWARDING      NONE
                (异常） MAST
-----------------------------------------------------------------------------
个人总结：
   1选择根交换机
   2根交换机上所有相连的端口都是DP指定端口
   3根交换机相连下一跳接口都是RP根端口
   4每个网段上都有DP指定端口
       路径开销小的
       桥优先级小的
       桥MAC小的
       端口标识小的
   5剩余的就是阻塞端口
----------------------------------------------------------------------------

三、BPDU桥协议数据单元
   类型：
       配置BPDU
       拓扑变更通告（TCN)BPDU

四、交换机在stp中端口的五种状态
   禁用   Disabled   强制关闭
   阻塞   Blocking   只接收BPDU
   侦听   Listening   构建“活动”拓扑
   学习   Learning   构建网桥表
   转发   Forwarding    发送/接收用户数据

   阻塞→20秒→侦听→15秒→学习→15秒→转发
   生成树收敛时间50秒
   转发延迟15秒
   最大老化时间20秒
   HELLO时间2秒

五、生成树基本命令
   stp enable      \\开启生成树协议
   stp disable     \\关闭生成树协议
   stp mode STP   \\生成树协议
   stp mode RSTP   \\快速生成树协议
   stp mode MSTP   \\多生成树协议
-----------------------------------------------------------------------------
stp priority 4096     \\更改STP优先级 #需要是4096的倍数
#
interface GigabitEthernet 0/0/1
   stp cost 20000   \\修改开销值   #不建议修改使用默认即可
   stp enable     \\接口开启STP #连接交换机设备开启
   stp disable     \\接口关闭STP #连接PC设备可关闭
-----------------------------------------------------------------------------

六、多生成树MSTP：（基于vlan的）
       负载均衡和容错
       为网络生成多条路，每一条路允许一些vlan来通过。
   创建路（指定特定的根网桥=>这条路允许谁通过）

   每个交换机都要一摸一的配置
   stp enable                       \\开启stp
   stp mode mstp                   \\更改为mstp
   stp region-configuration       \\进入生成树区域配置
      region-name 名字               \\给区域命名   #英文或数字不能中文
      revision-level 1
      instance 1 vlan 10 20           \\创建实例1（第一条路），并将vlan10和20加入
      instance 2 vlan 30 40           \\创建实例2（第二条路），并将vlan30和40加入
      active region-configuration   \\激活区域配置
   stp instance 1 priority 4096    \\设置实例1（第一条路）的优先级
-----------------------------------------------------------------------------
   stp instance 1 root priority   \\设置实例1（第一条路）为主根（改优先级为0）
   stp instance 1 root secondary   \\设置实例1（第一条路）为备根（改优先级为4096）
========================================================================================
========================================================================================
1，BPDU保护
   边缘端口：接入交换机不用重新计算，立马进入转发状态。//不接收BPDU，再次接受BPDU会再次参与计算。
   注意：边缘端口收到BPDU后，会参与STP计算，导致二层网络动荡，所以说配置BPDU保护，基于边缘端口的技术，当配置BPDU保护的设备对应的边缘端口收到BPDU时，边缘端口状态为DOWN ，从而使这个端口不参与计算。
#
interface g0/0/1
stp edged-port enable   //配置边缘端口
stp bpdu-protection   //收到bpdu报文会自动shutdown
#
边缘端口down掉之后，两种恢复方式：
    ---手动恢复
   #
   interface g0/0/1
         undo shutdown
   #
    ---自动恢复：会自动执行undo shutdown
   #
   error-down auto-recovery cause bpdu-protection interval 30    //30秒自动恢复
   #
验证命令：
        display stp               //验证整个交换机全局是否开启BPDU保护，默认是disable ；
        display stp interface g0/0/1 //查看接口是否开启了边缘端口特性以及BPDU保护特性；
--------------------------------------------------------------------------------
2.BPDU过滤：在access接口使用，如果在其他接口会形成环路。
不接收BPDU，也不发送BPDU
----不应该在交换机与交换机之间使用，应该在ACCESS类型的接口上使用。
----如果应用在交换机与交换机的端口上，一个物理网段连接的两端都是指定端口，所以会形成环路。
#
interface g0/0/1
stp bpdu-filter enable
--------------------------------------------------------------------------------
3，根保护：在指定接口才能激活
----在二层环形网络里面，为了保护网络的稳定性，在指定接口上配置根保护功能，使从此接口接入的交换机（优先级最小），不能影响当前网络的根网桥的选举，如果配置根保护的指定端口收到BPDU，端口状态将变成DISCARDING。
#
interface g0/0/1
stp root-protection   //让端口变成指定端口
--------------------------------------------------------------------------------
4，环路保护:
----由于系统资源导致的BPDU发送延迟，使对端在发送BPDU周期的3倍过后，会更改端口的角色，从而会影响STP转发路径，可能会导致环路，所以在对端的根端口或者根端口的替换端口上配置:
#
interface g0/0/1
stp loop-protection   //使用在根端口上
--------------------------------------------------------------------------------
5，TC保护：连接终端的接口一般为边缘端口，在系统视图下配置TC保护，表明在周期内发送有限的TC-BPDU，从而遏制大批量的TC-BPDU发送到网络中，影响网络的稳定性，超过设定的阈值次数就不再接收TCBPDU,周期一到统一处理一次。
#
stp tc-protection threshold 3（1-255）

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