STP生成树

背景

生成树协议用于实现二层的线路冗余，在网络中逻辑的阻塞部分接口，来实现源到目的仅拥有唯一的一条路径；当最佳路径故障时，阻塞端口自动来实现备份的作用；
所谓生成树，其实就是在二层的网络中构建一树形结构；--------唯一，最短，星型拓扑。
所有交换机使用BPDU的数据帧来进行沟通；
BPDU==桥协议数据单元，跨层封装到二层；
接口状态跳转
1.blocking 不能收也不能发送数据和BPDU 20s
2.listening 收集BPDU信息，进行选举 15s
3.learning 学习接口转发的MAC地址 15s
4.forwording 可以转发数据和BPDU

BPDU存在两种类型：
1、配置BPDU----只有根网桥可以发出；在最初无根网桥时，所有交换机均发出；
2、次优BPDU----TCN—拓扑变更消息
Hello time 2s hold time 20s

一、802.1D

默认初始时，所有交换机均认为本地是根网桥，均向外发送本地BPDU，之后根网桥被选出；导致今后仅根网桥发出BPDU，其他交换机仅进行转发；
1、根网桥----在一颗生成树中有且仅有一台；对整个树进行管理和部署，通过发送BPDU来进行指挥和维护。
选举参数
BID=桥ID==网桥优先级+MAC地址
网桥优先级默认为32768，范围是0—65535
选举规则：
先比较BID中网桥优先级，小优；
若优先级相同，在比较MAC地址，小优。
2、根端口----在每台非根网桥上有且仅有一个；是非根网桥上离根网桥最近的接口，该接口可以转发用户的流量，也可以接受来自根网桥的BPDU
选举参数
PID=端口ID=接口优先级+接口编号
接口优先级默认是128，范围是0—240
Cost值：
10M =100
100M=19
1000M=4
10000M=2
大于10000M为1
选举规则
1）比较各个接口从根网桥发出到该接口进入时的最小cost值----进接口
2）若入口的cost值相同，便比较该接口对端的交换机BID，小优
3）若对端的BID(mac)相同，便比较该接口对端接口的PID，先比较PID中的接口优先级，小优；若优先级相同比较编号，小优
4）若接口对端的PID相同，比较本地的PID，小优
3、指定端口----在每段物理链路有且仅有一个；它用来转发用户的数据和转发来自根网桥的BPDU，默认根网桥所有端口为指定端口。
选举规则
1）比较从根网桥发出后，经过该接口再发出时的最小cost值----出接口
2）若出向cost值相同，比较本地的BID(mac)，小优
3）若本地的BID相同，再比较本地的PID，小优
4）若本地PID相同，该接口直接阻塞
4、非指定端口（阻塞端口）----逻辑阻塞，可以接收到流量，但是不向任何接口进行转发。
选举规则
当一个网络中将以上三种角色均选举完成后，剩余所有未分配任何角色的接口成为非指定端口；
5、收敛时间
1、初始收敛—30s
2、结构突变
1）30s 直连检测前提下，本地的阻塞端口启用需要15s侦听+15s学习
2）50s 非直连检测(只有一个阻塞端口)的前提下，阻塞端口需要20s hold time+30s选举
注：任何接口在选举未完成前，均不能转发用户的流量；

二、802.1W 快速生成树----一个网络一棵树，接口类型必须为点到点（1-2s）若为共享姓（30s）

Pvst----->RSTP/RPVST为私有协议基于每个VLAN一颗生成树，选举算法同PVST+一致；
802.1D----->802.1w为公有协议，整个交换网络为一棵树；
链路类型由接口的双工模式来决定：
全双工 —点到点—快速—100M—-f口
半双工 ----sharde—慢速—10M----e口
点到点链路 RSTP
共享型链路 默认不支持RSTP，默认为PVST+
Cisco私有：
优点：快速、分流、兼容
缺点：树多
公有：
优点：快速
缺点：链路利用率低

三、802.1S 多生成树----默认在组0

IEEE 802.1s标准中的多生成树（Multiple Spanning Tree ，MST）技术把IEEE 802.1w快速单生成树（RST）算法扩展到多生成树，这为虚拟局域网（VLANs）环境提供了快速收敛和负载均衡的功能，是IEEE 802.1 VLAN标记协议的扩展协议。
1、基于一个组一颗生成树，一个组中可以放置多个VLAN
2、快速收敛–同802.1W机理一致，故半双工接口需要修改链路类型