STP生成树协议|适合初学|华为，思科配置|阿树啊~
目录
一．背景：二层环路的问题
1.产生广播风暴：
2.MAC地址表震荡/漂移：看日志
3.设备死机或假死
二．STP概述
三.STP类型
四.STP运行原理
1.桥ID （Bridge ID）
2.选举根桥Root Bridge
3.开销Cost
4.RPC（根路径开销 Root Path Cost）
5.PID（端口 ID Port ID）
5.BPDU（桥协议数据单元 Bridge Protocol Data Unit）
7.非根桥
五.STP的接口角色
六.接口的选举规则
七.STP端口状态
八．STP边缘端口
（1）针对单个端口：
（2）全局access开启:
九．网络如何感知链路故障
1.BPDU的类型：
2.NDP端口收敛
十.STP基础配置命令（华为）
一．背景：二层环路的问题
1.产生广播风暴：
（1）交换机之间环路接口不断复制转发组播/广播报文
（2）多个交换机的接口灯闪烁频率一致，速度很快
（3）大面积无法ping通网关，延迟很高，偶尔能ping通
2.MAC地址表震荡/漂移：
看日志
[SW2]stp enable
Nov 25 2022 19:51:14-08:00 SW2 L2IFPPI/4/MFLPVLANALARM:OID 1.3.6.1.4.1.2011.5.25 .160.3.7 MAC move detected, VlanId = 10, MacAddress = 4c1f-ccc4-61ac, Original-P ort = Eth0/0/1, Flapping port = Eth0/0/2. Please check the network accessed to f lapping port.
3.设备死机或假死
二．STP概述
- STP是一个用于局域网中消除环路的协议
- STP的原理概述：运行STP协议的设备通过彼此交互信息而发现网络中的环路，并对某些接口进行阻塞以消除环路
- STP在网络中运行后持续监控网络的状态，当网络出现拓扑变更时，STP能够感知并且进行自动响应，从而使得网络状态适应新的拓扑结构，保证网络可靠性（动态变化）
三.STP类型
公有制：STP/RSTP 快速生成树/MSTP 多生成树
思科私有：PVST+ 基于STP优化 /PVRSTP
锐捷：锐捷生成树默认关闭 spanning-tree enable（开启STP命令）
四.STP运行原理
1.桥ID （Bridge ID）
每一台运行STP的交换机都有唯一的BID（类似于router-ID），桥ID是由16位的桥优先级（Bridge priority）和48位的MAC地址构成
桥优先级可以配置，取值范围为0~65535，默认32768，修改优先级必须为4096的倍数；若桥优先级相同，再比较MAC地址，都是越小越优先
配置优先级命令：
华为：[SW4]stp priority 4096
思科：思科默认就是PVST，所以配置需要加上VLAN
SW1（config）#spanning-tree vlan 10.20 priority 4096
2.选举根桥Root Bridge
（1）根桥的作用：
整个网络中只有一个根桥
根桥Root Bridge负责控制整个网络中的所有交换机的选举
（2）Root Bridge的作用原理：
发送BPDU（桥协议数据单元 Bridge Protocal Data Unit），每2s发一次BPDU，20s超时。STP协议中只有根桥才能发送BPDU
类比记忆：Root就是皇帝，皇帝向其他臣子发号施令（BPDU），2秒就发一次，20秒不发就是皇帝驾崩了
（3）根桥上所有端口都是DP端口
华为设备：
思科设备：
3.开销Cost
交换机的每个端口都有一个端口开销（port cost），用于计算到达根路径开销
Cost与速率，工作模式，cost计算方法有关，用户也可自己配置cost；接口带宽越大，cost值越小。
Cost计算表：
(注：上图来自于华为官网)
4.RPC（根路径开销 Root Path Cost）
非根桥到根桥的最短路径的路径开销称为RPC。根桥的RPC=0
5.PID（端口 ID Port ID）
运行每一个STP的端口都有一个端口ID，由端口优先级和端口号构成。
端口优先级的取值范围：0~240 必须为16的倍数 ；默认为128
5.BPDU（桥协议数据单元 Bridge Protocol Data Unit）
配置BPDU
TCN BPDU
配置BPDU报文格式（注：该图来自于华为官网）
配置BPDU转发原则（注：该图来自于华为官网）
7.非根桥
（1）每个非根桥选择一个RP端口，接收Root的消息。非根桥一定有RP
[R2]display stp brief
MSTID Port Role STP State Protection
0 Ethernet0/0/1 DESI FORWARDING NONE
0 Ethernet0/0/3 ROOT FORWARDING NONE
（2）每个RP接口的上行都是DP接口（DP发-RP收，正常的链路都是一收一发）
（3）在不正常的链路上（互相都想成为DP接口的链路选举一个DP和一个NDP），NDP阻塞接口
五.STP的接口角色
RP（根端口）：接收根桥指令（配置BPDU）
DP（指定端口）：发送配置BPDU消息的接口
NDP（非指定端口）：阻塞端口
六.接口的选举规则
- 选择开销值（RPC）Root Patch Cost
- 选择上游桥ID小的
- 选择上游端口ID小的
七.STP端口状态
(1) 禁用（Disable）： 端口DOWN
不收发任何消息
（2）侦听（Listening）： 选举所有的角色——ROOT /RP /DP /NDP(AP)
可以收发BPDU，不可以转发数据，不可以学习MAC地址
（3）学习（learning）:
学习MAC地址——只有RP /DP 会转到学习状态
为了等待老设备选举等待15s（Forwording dely 15s）
可以收发BPDU，不能转发数据(因为没选举完），学习MAC地址
（4）转发（Forwarding）：转发数据
收发BPDU，转发数据，学习MAC地址
(5) 阻塞（Blocking）： NDP/ AP
不收发任何消息，但会持续侦听BPDU
八．STP边缘端口
问题：连接PC的端口要经过多久才能开始访问网络？
回答：需要等待两个forwording dely时间为30s
针对PC开启STP边缘端口（就不用参与STP的计算，就不用等待30s）
命令：（正常这个协议是RSTP协议）
（1）针对单个端口：
华为：
[R3]int e0/0/1[R3-Ethernet0/0/1]stp edged-port enable 思科：
Interface e0/0/1Spanning-tree portfast（2）全局access开启:
华为：
[SW2]stp edged-port default所有的连接PC和路由器的端口自动生成边缘端口思科：
Sppaning-tree portfast defaultSppaning-tree portfast edge default九．网络如何感知链路故障
1.BPDU的类型：
（1）配置BPDU：根桥正常时发送
（2）TCN BPDU：
拓扑变更BPDU
如果参与STP计算的接口故障，通知设备网络故障，2s/每次，不会停止，除非收到TCA BPDU
最终要将这个信息传到ROOT Bridge上
（3）TCA BPDU：拓扑变更确认，用于停止对方的TCN消息
(4) TC BPDU：
网络MAC地址全部重新学习
根桥收到TCN之后，会将网络中所有设备的MAC地址老化时间重置成15s（默认300s）
2.NDP端口收敛
感知到网络故障
直接跳入到Listening重新选举——15s
进入Learning——15s
十.STP基础配置命令（华为）
1.配置STP模式
[S1]stp mode stp/RSTP /MSTP
默认是MSTP模式
2.配置根桥
[S1]stp root primary
3.配置备份根桥
[S2]stp root secondary
4.配置优先级
[S1]stp priority 0
5.配置cost
[S1]stp pathcost-standard dot1d
[S1-Ethernet0/0/1]stp cost 4
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