理论

冗余的重要性

叫做MAC地址表的震荡

为了增加网络的可靠性，有必要引入双链路的备份，但是引入冗余链路以后，网络里面又产生了环路，产生一系列广播风暴的问题，可以使用STP生成树协议来解决这个问题。生成树协议可以在提高可靠性的同时，又能避免环路带来的各种问题，它是怎么办到的？

STP的基本思想就是阻断一些接口，把环路打破，形成一个树的结构
生成树协议通过在交换机之间交换BPDU来实现生成树协议，核心就是大家协商好到底要阻塞哪些端口来打破环路

STP工作原理：

上图中有ABC三个交换机，明显存在环路，我们在三个交换机上都运行STP协议
第一步：选举根桥
在最早的时候，每个交换机都认为自己是根桥，但是在交换了BPDU以后，大家一致选举唯一的交换机作为根桥，那怎么选举呢？PK的是他们的桥ID

桥ID由两个部分组成，前面两个字节桥优先级，默认是32768，优先级是可以通过命令来配置改变的，后面四个字节是这个交换机的MAC地址，MAC地址是固化在交换机上面不可更改的。

上图中SWA的桥ID是4096 AA，SWB的桥ID是32768 BB，SWC的桥ID是32768 CC
显然SWA的桥ID更小，所以SWA成功当选为根桥。

第二步：为那些非根桥的交换机选举唯一的一个根端口

在这个例子里SWB和SWC都没有选举为根桥，所以SWB和SWC都需要选举根端口，我们以SWB为例来看它怎么选举根端口：
SWB有两个接口G0/0/1和G0/0/2，那么这两个接口要PK的是根路径代价（开销）

SWB上的G0/0/1，计算根路径开销。我们从根交换机要到达SWB的G0/0/1，它只要走左上这条路就可以，路径开销代价是0
G0/0/2，从根交换机到2号端口要走右边这条路先经过SWC，这时候根路径开销是0，再从SWC的一号端口进，一号端口是2000再到SWB，整个路径开销代价是20000

现在SWB一号路径开销代价是0，二号端口的根路径开销代价是20000,1号路径的开销小，所以G0/0/1成功选举为SWB这个交换机的根端口
同理SWC也会选举它的1号端口作为它的根端口。

第三步：给每一个网段选举一个唯一的指定端口

每一条链路就是一个网段，我们这个例子有三个网段，先来看左边这个网段的两个端口：SWB上的G0/0/1和SWA上的G0/0/1，那个端口的根路径开销越小呢？A交换机的1号端口直接就在根交换机上，当然离根交换机最近，所以选举A交换机的1号口作为左边这个网段的指定端口。
对于下面的网段SWB的2号端口它的根路径开销是20000，SWC的二号端口也是2000，在根路径开销相同的情况下，比较桥ID，swb的桥id比swc小，所以swb的二号端口成功当选为下面这个网段的指定端口

第四步：

G0/0/2会成为预备端口，这样stp工作完成，最后决定阻塞SWC的2号端口，成功将这个环路打破

一个端口从阻塞状态首先会进入listening状态，然后过了15s进入learning状态，再过15s进入转发状态

刚才我们为了打破这个环路，把SWC的2号端口阻塞，但是这个网络某个链路突然断掉，网络不同，那我们备用的SWC的2号端口应该顶上去使用，这个端口会经过20s时间察觉到拓扑变化，需要启用，然后进入listening状态，过15s进入learning，再过15s进入转发状态。一个阻塞端口在需要启用的时候，从阻塞到转发状态要50s。这个时间叫STP收敛时间。

50s对于紧急的业务，关键的网络来讲实在是太长了，所以RSTP出现了，RSTP是快速生成树协议，rapid spanning tree protocol，实际上它是在STP里面增加了一些让收敛时间能够变小的措施，然后形成了一个改进版的新的协议。

小结：为了提高网络的可靠性我们经常需要一些冗余的链路，冗余的链路会造成整个网络里面出现环路，出现环路会导致广播风暴等一系列问题，为了避免这些问题，我们用stp来打破环路，stp收敛速度比较慢要50s，所以我们有了改进的rstp来减少收敛时间。

实验

实验1 生成树协议

这个拓扑用了两台交换机实现了双链路的备份，中间的双链路就构成了环路，环路会造成广播风暴的问题，我们运行stp打破环路

实验步骤：

1、配置PC的IP地址

2、查看默认开启的生成树协议。在默认情况下，我们什么也没有配置过，这个时候，交换机已经默认跑了某一个版本的生成树协议，那它跑的是什么版本呢？我们可以用用dis stp查看，这条命令显示的东西非常多，我们先找mode，mode显示swa和swb的stp版本都是mstp，我们知道stp有stp，rstp和mstp三个版本，华为交换机默认启用的生成树协议是mstp。然后我们再看一下time信息，这里显示mstp默认的时间设置，swa和swb一样，hello是2s，maxage是20s，fwdly是15s（forward delay），maxhop是20s。接下来找cist bridge信息，这个信息是桥ID的信息，可以判断出根交换机是A。

3、观察接口状态0/0/2是alte discarding被阻塞，swa是根交换机，swb的1号口是根端口，swb的2号口被阻塞。环路被打破

4、1号端口的编号更小，1号端口当选为swb的根端口

我不想跑smtp想换成stp：

现在SWB设置为了根交换机。（把swb的优先级改了）

收敛时间30~50s

2号口顶上来用了，因为swa的端口被shutdown了。

实验2 快速生成树协议的配置

和实验1一样，主要是体会时间是不是更快

实验演示

实验1 生成树协议

1、配置PC的IP地址、子网掩码

2、查看默认开启的生成树协议

现在交换机默认跑起来，已经察觉到了双链路备份，有环路，马上就跑生成树协议了

在swb上用dis stp查看stp信息

所以A当选为了根交换机

我们可以用dis stp bri

现在SMTP工作的结果是A当选为根交换机两个接口都工作，B的一号口当选为根端口，在工作，二号口处于阻塞状态，环路被打破！

B交换机为什么选择1号口作为根端口，而不选择2号口？
这要看根路径开销，但是这两个口到根交换机距离一样啊，在距离一样的情况下就要看他们的端口号id，他们的端口号id是由他们端口的优先级+端口号码组成的，因为G0/0/1的编号比G0/0/2的编号小一点，所以胜出，所以一号口作为根端口。

4、现在我们的生成树协议是mstp，我想换成stp模式

stp mode stp

[SWB]stp mode stp

[SWA]stp mode stp

现在是A是根交换机，但是我觉得B的性能更好，我希望B为根交换机。我们知道谁当选根交换机是PK他们的优先级+他们的MAC地址的，但是他们的MAC地址是不能换的，所以我们改变优先级让B当选为根交换机

我们知道默认优先级是32768，现在把B的优先级设置为4096

[SWB]stp priority 4096

现在dis stp

5、测试STP收敛时间

用ping，在pc1上去pingPC2

先PC1上ping 192.168.0.137 -t

现在B是根交换机，A是非根交换机，A的0/0/2阻塞，所以ping包走的路线是用上面那根线，现在人为破坏上面这根链路，下面的那条链路就会顶上去

我们在SWA上进入1号口

收敛太慢了，所以我们有了rstp。

MSTP理论

mstp全称多生成树协议，它是通过802.1s来进行定义的

这个拓扑图是个环，肯定要用到生成树协议，华为交换机默认采用的就是MSTP

假设在上面这个图中有四个vlan，SW1为根交换机，SW2为次根交换机（备份根），那么他会阻塞谁？
SW2上的G0/0/2和SW3上的G0/0/6为根端口，很显然SW2上的e0/0/3为指定端口，阻塞SW3上的e0/0/5
那么也就是说在这个拓扑图最终形成了下面这个拓扑：

那么右边那条线路就是浪费的，怎么办呢？用mstp

假设，这四个vlan，我给他划分两个组，比如10,20在一组，30，40在一组。
那么对于【10,20】这个组，我让他生成一棵树

对于【30,40】，也生成一棵树

两个VLAN走左边，两个走右边，达到了负载均衡，不会有空余的线路浪费

这个“组”在MSTP里面叫“实例”通过instance来定义，一个实例一颗生成树，互不影响。

上面拓扑图中交换机上都是trunk链路：

【实验步骤】

1、创建vlan

SW1，SW2，SW3上都使用vlan batch 10 20批量创建vlan

2、端口加入vlan（SW1-3的配置省略）

3、开始配置MSTP

stp mode mstp #这条命令可以不敲，敲更好
[SW1]stp region-configuration #进入mstp配置模式
[SW1-mst-region]region-name huawei #配置域名为huawei
[SW1-mst-region]revision-level 1 #设置版本等级为1
[SW1-mst-region]instance 1 vlan 10 #实例1当中，只包含vlan10（将vlan10加入实例1中）
[SW1-mst-region]instance 2 vlan 20 #将vlan20加入实例2中
[SW1-mst-region]active region-configuration #一定要激活（激活配置）
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[SW1-mst-region]

[SW2]stp region-configuration
[SW2-mst-region]reg
[SW2-mst-region]region-name huawei
[SW2-mst-region]revis
[SW2-mst-region]revision-level 1
[SW2-mst-region]instance 1 vlan 10
[SW2-mst-region]instance 2 vlan 20
[SW2-mst-region]active region-configuration
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[SW2-mst-region]

[SW3]stp region-configuration
[SW3-mst-region]region-name huawei
[SW3-mst-region]revision-level 1
[SW3-mst-region]instance 1 vlan 10 #映射10
[SW3-mst-region]ins 2 vlan 20
[SW3-mst-region]active region-configuration

4、查看一下stp

dis stp bri

现在要看谁是根的话，我们现在还没有控制根，这个配置肯定是错误的。
配置：
对于实例1来讲，SW1为主根，SW2为备根
对于实例2来讲，SW2为主根，SW1为备根

[SW1]stp instance 1 root primary
[SW1]stp instance 2 root secondary

[SW2]stp instance 1 root secondary
[SW2]stp instance 2 root primary

然后通过SW3，
可以使用dis stp instance 2 bri 查看具体实例阻塞了哪个端口

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