生成树协议（STP）

生成树协议出现的背景：冗余拓扑会整加可靠性，会导致广播风暴，多帧复制，Mac地址表抖动

STP的工作过程

1.依据网桥ID选举根网桥，ID值最小者当选

根网桥每2s发送一次BPDU

2.在非根交换机上选举根端口

选举依据：根路径成本最小(选择端口到根网桥路径开销最小的)、发送网桥ID最小、发送端口ID最小

3.每个网段中选取一个指定端口

用于向根交换机发送流量和从根交换机接收流量

选举依据：根路径成本最小(选择端口所在的网桥到根网桥路径开销最小的 )、所在交换机的网桥ID最小、发送端口ID最小

4.阻塞非根、非指定的端口，形成逻辑上无环路的拓扑结构

STP端口状态

阻塞状态（Blocking）

不能传输数据，不能把MAC地址加入地址表，只能接收BPDU

监听状态（Listening）

不能传输数据，也不能把MAC地址加入地址表，但可以接收和发送BPDU

学习状态（Learning）

不能传输数据，但可以发送和接收BPDU，也可以学习MAC地址

转发状态（Forwarding）

能够传输数据、学习MAC地址、发送和接收BPDU

STP的拓扑变更

STP工作后，生成一个没有环路的树，网络处于稳定状态。

根交换机每2秒发一个BPDU报文、非根交换机在根端口收到BPDU报文。

当有以下几种情况出现时，交换机发送拓扑变更通知，即TCN(Topology Change Notification) BPDU报文

1.处于转发状态或监听状态的端口，状态变为阻塞(当链路发生故障时)

2.处于未启用状态的端口进入转发状态(当增加了新的链路)

3.交换机从指定端口收到TCN BPDU报文(说明收到非根交换机的报文，此交换机要向根交换机转发)

重新收敛的时间可能长达50s

快速生成树协议（RSTP）

快速生成树协议出现的背景：解决STP收敛速度过慢

RSTP对STP的改进

1.更改端口状态、引入新的端口角色

2.修改BPDU的格式

3.优化拓扑变更机制

RSTP的端口状态

1.丢弃(Discarding)

2.学习(Learning)

3.转发(Forwarding)

替代端口（Alternate Port）：替代端口是RSTP中新引入的端口角色，作为根端口的备份端口。替代端口可以接收BPDU报文但是不转发数据。

备份端口（Backup Port）：RSTP中的备份端口作为指定端口的备份端口，可以接收BPDU报文但是不转发数据。(当交换机拥有两条或两条以上到达共享LAN网段的情况下才有备份端口。)

RSTP的快速过渡机制

BPDU的传播机制改变：

1.非根网桥即使没有收到根网桥发来的BPDU，也会每隔2s发送一次BPDU

2.如果连续3个hello time里没有收到邻居发来的BPDU，则认为连接发生故障

3.非根交换机加入了keep-alive机制。

增加2个变量，用于主动地将端口立即转变为转发状态：

1.边缘端口：指连接终端的端口。可以直接从阻塞状态变为转发状态。

2.链路类型：全双工模式的端口为点到点链路，半双工模式的端口为共享式链路。(在点到点链路，RSTP交换机的指定端口可以快速变为转发状态)

拓扑发生时，交换机向网络中快速扩散TC BPDU报文(而STP协议中，只有根交换机才能发送TC BPDU)

多生成树协议（MSTP）

多生成树协议出现的背景：为解决VLAN之间通信链路被阻断

实例(Instance)：一台交换机的一个或多个Vlan的集合。　一个实例运行一个生成树。

区域(region)：具有相同实例映射规则或配置的交换机组成一个区域。

A和C一个区域；B和D一个区域。

在每个区域内，为每个实例进行独立的生成树计算。

实例1和实例2各自运行本实例的生成树，称为MSTI生成树

在整个区域A中所有的交换机运行一个生成树，称为IST

区域A和区域B各自被视为一个网桥，在这些“网桥”间运行的生成树被称为CST

RSTP、MSTP的配置

配置RSTP

1.完成VLAN划分及Trunk的配置

SwitchA(config)#vlan 10SwitchA(config-vlan)#name vlan10SwitchA(config-vlan)#exitSwitchA(config)#interface fastethernet0/3SwitchA(config-if-FastEthernet 0/3)#switchport access vlan 10SwitchA(config-if-FastEthernet 0/3)#exitSwitchA(config)#interface range fastethernet 0/1-2SwitchA(config-if-range)#switchport mode trunkSwitchB(config)#vlan 10SwitchB(config-vlan)#name vlan10SwitchB(config-vlan)#exitSwitchB(config)#interface fastethernet0/3SwitchB(config-if-FastEthernet 0/3)#switchport access vlan 10SwitchB(config-if-FastEthernet 0/3)#exitSwitchB(config)#interface range fastethernet 0/1-2SwitchB(config-if-range)#switchport mode trunk

2.配置快速生成树协议

SwitchA#configure terminalSwitchA(config)#spanning-treeSwitchA(config)#spanning-tree mode rstpSwitchB#configure terminal SwitchB(config)#spanning-treeSwitchB(config-if-range)#spanning-tree mode rstp

3.设置交换机的优先级，指定SwitchA为根交换机

SwitchA(config)#spanning-tree priority 4096

配置MSTP

1.在交换机SwitchA上划分VLAN并配置Trunk

SwitchA#configure terminalSwitchA(config)#spanning-treeSwitchA(config)#spanning-tree mode mstpSwitchA(config)#vlan 10SwitchA(config-vlan)#exitSwitchA(config)#vlan 20SwitchA(config-vlan)#exitSwitchA(config)#vlan 40SwitchA(config-vlan)#exitSwitchA(config)#int f0/1SwitchA(config-if-FastEthernet 0/1)#no switchport modeSwitchA(config-if-FastEthernet 0/1)#switchport access vlan 10SwitchA(config-if-FastEthernet 0/1)#exitSwitchA(config)#int f0/2SwitchA(config-if-FastEthernet 0/2)#no switchport modeSwitchA(config-if-FastEthernet 0/2)#switchport access vlan 20SwitchA(config-if-FastEthernet 0/2)#exitSwitchA(config)#int f0/23SwitchA(config-if-FastEthernet 0/23)#switchport mode trunkSwitchA(config-if-FastEthernet 0/23)#exitSwitchA(config)#int f0/24SwitchA(config-if-FastEthernet 0/24)#switchport mode trunkSwitchA(config-if-FastEthernet 0/24)#exit

2.在交换机SwitchB上划分VLAN并Trunk

SwitchB#configure terminalSwitchB(config)#spanning-treeSwitchB(config)#spanning-tree mode mstpSwitchB(config)#vlan 10SwitchB(config-vlan)#exitSwitchB(config)#vlan 20SwitchB(config-vlan)#exitSwitchB(config)#vlan 40SwitchB(config-vlan)#exitSwitchB(config)#interface f0/1SwitchB(config-if-FastEthernet 0/1)#no switchport modeSwitchB(config-if-FastEthernet 0/1)#switchport access vlan 10SwitchB(config-if-FastEthernet 0/1)#exitSwitchB(config)#int f0/2SwitchB(config-if-FastEthernet 0/2)#no switchport modeSwitchB(config-if-FastEthernet 0/2)#switchport access vlan 40SwitchB(config-if-FastEthernet 0/2)#exitSwitchB(config)#int f0/23SwitchB(config-if-FastEthernet 0/23)#switchport mode trunkSwitchB(config-if-FastEthernet 0/23)#exitSwitchB(config)#int f0/24SwitchB(config-if-FastEthernet 0/24)#switchport mode trunkSwitchB(config-if-FastEthernet 0/24)#exit

3.在交换机SwitchC上划分VLAN并配置Trunk

SwitchC#configure terminalSwitchC(config)#spanning-treeSwitchC(config)#spanning-tree mode mstpSwitchC(config)#vlan 10SwitchC(config-vlan)#exitSwitchC(config)#vlan 20SwitchC(config-vlan)#exitSwitchC(config)#vlan 40SwitchC(config-vlan)#exitSwitchC(config)#int f0/1SwitchC(config-if-FastEthernet 0/1)#switchport mode trunkSwitchC(config-if-FastEthernet 0/1)#exitSwitchC(config)#int f0/23SwitchC(config-if-FastEthernet 0/23)#switchport mode trunkSwitchC(config-if-FastEthernet 0/23)#exitSwitchC(config)#int f0/24SwitchC(config-if-FastEthernet 0/24)#switchport mode trunkSwitchC(config-if-FastEthernet 0/24)#exit

4.在交换机SwitchD上划分VLAN并配置Trunk

SwitchD#configure terminalSwitchD(config)#spanning-treeEnable spanning-tree.SwitchD(config)#spanning-tree mode mstpSwitchD(config)#vlan 10SwitchD(config-vlan)#exitSwitchD(config)#vlan 20SwitchD(config-vlan)#exitSwitchD(config)#vlan 40SwitchD(config-vlan)#exitSwitchD(config)#int f0/1SwitchD(config-if-FastEthernet 0/1)#switchport mode trunkSwitchD(config-if-FastEthernet 0/1)#exitSwitchD(config)#int f0/23SwitchD(config-if-FastEthernet 0/23)#switchport mode trunkSwitchD(config-if-FastEthernet 0/23)#exitSwitchD(config)#int f0/24SwitchD(config-if-FastEthernet 0/24)#switchport mode trunkSwitchD(config-if-FastEthernet 0/24)#exit

5.在交换机SwitchA上配置MSTP

SwitchA(config)#spanning-tree mst configuration（进入MSTP配置模式）SwitchA(config-mst)#instance 1 vlan 1,10（配置实例关联vlan）SwitchA(config-mst)#instance 2 vlan 20,40SwitchA(config-mst)#name region1（配置MST区域名称）SwitchA(config-mst)#revision 1（配置MST区域修正号）

6.在交换机SwitchB上配置MSTP

SwitchB(config)#spanning-tree mst configurationSwitchB(config-mst)#instance 1 vlan 1,10SwitchB(config-mst)#instance 2 vlan 20,40SwitchB(config-mst)#name region1SwitchB(config-mst)#revision 1

7.在交换机SwitchC上配置MSTP

SwitchC(config)#spanning-tree mst 1 priority 4096（配置MST实例的优先级）SwitchC(config)#spanning-tree mst configurationSwitchC(config-mst)#instance 1 vlan 1,10SwitchC(config-mst)#instance 2 vlan 20,40SwitchC(config-mst)#name region1SwitchC(config-mst)#revision 1

8.在交换机SwitchD上配置MSTP

SwitchD(config)#spanning-tree mst 2 priority 4096SwitchD(config)#spanning-tree mst configurationSwitchD(config-mst)#instance 1 vlan 1,10SwitchD(config-mst)#instance 2 vlan 20,40SwitchD(config-mst)#name region1SwitchC(config-mst)#revision 1

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