STP应用（PVST+介绍）

1.STP与VLAN的关系
STP与VLAN的关系主要有下面几种：
（1）IEEE通用生成树（CST）
（2）Cisco的每VLAN生成树（PVST）
（3）Cisco的能兼容CST的PVST（PVST+）
（4）IEEE的MST（Multiple Spanning Tree，多生成树）
CST不考虑VLAN，以交换机为单位运行STP（整个网络中生成一个STP实例），实际上，CST运行在VLAN1上，也就是默认的VLAN上。当STP选举后，有的端口被阻塞，可能就造成有的VLAN不能通讯.
PVST是Cisco的私有协议，PVST为每一个VLAN创建一个STP实例。PVST为每一个VLAN运行一个STP实例，能优化根网桥的位置，能为VLAN提供最优的路径。
但是PVST也不是完美的，缺点如下：
(1)为了维护每一个STP，需要占用更多的CPU资源
(2)为了支持各个VLAN的BPDU报文，需要占用更多的Trunk带宽
(3)PVST与CST不兼容，使得运行PVST的Cisco交换机不能与其他厂商的交换机协同工作
Cisco为了解决与其他交换机协同工作的问题，开发了PVST+。Cisco的交换机默认使用PVST+，PVST+允许CST的信息传给PVST，以便让Cisco的交换机能通其他厂商的交换机协同工作。
2.PVST+的配置
(1)配置PVST+的意义
交换机加电启动后会自动运行STP，为什么还要配置呢？

因为在网络中，如果根网桥不稳定，那么这个网络就要经常运行STP计算，网络拓扑经常变化，有一个不稳定的根网桥，就有一个不稳定的网络。
而且在选择根网桥的时候，如果不修改网桥ID（网桥优先级），那么很有可能，网络边缘的交换机被选择为根网桥，因为MAC地址是随机的，合理的配置，能够对网络进行优化。
配置PVST+，除了让网络中有一个稳定的根网桥外，还有以下几个优点：
1)利用PVST+实现网络的负载均衡
 

                                                    如图：2-1 PVST+实现网络的负载分担
在图：2-1中  配置两台核心交换机分配为不同VLAN的根网桥，这样让不同的VLAN数据经过不同的核心交换机转发，实现了网络的负载均衡。
2)配置速端口（PostFast），使连接终端的端口快速进入转发状态。
主 机连接到交换机的端口，如果PC关闭后再开机，交换机的端口变为down再变为up。这时，交换机要等到STP进入到转发状态才可转发数据。如果使用默认 的STP计时器，端口从down到转发状态最少需要30秒。这将导致主机必须等待端口进入转发状态后才能发送或者接收数据。
当单台 主机接到交换机的端口时，不可能形成环路，所以Cisco的交换机提供了速端口的功能，当端口从up变为down时，直接进入转发状态，不需要经过侦听到 学习的状态，节省30秒的转发延迟。配置为速端口后，该端口仍然在运行STP生成树协议，如果检测到了环路，也能够从转发状态变为阻塞状态。速端口只能配 置到连接到终端的端口上，否则会形成短时间的环路。
(2)PVST+的配置命令
1)启用生成树命令，Cisco在默认情况下启用了PVST+，可以在前面加no来关掉某个VLAn的生成树协议，但是，一般情况下，即使网络中不存在物理环路，也不建议关掉生成树协议。命令如下：
Switch（config）#spanning-tree vlan vlan-list
2)指定根网桥，因为MAC地址不可更改，所以要指定VLAN的优先级，命令如下：
Switch（config）#spanning-tree vlan vlan-list   priority  Bridge-priority
Bridge-priority的默认优先级为32768，优先级必须是4096的倍数，范围为0-65535，可以通过这条命令，同时为多个VLAN指定优先级，将VLAn2 ，VLAN4到VLAN10的优先级指定为4096，命令如下：
Switch（config）#spanning-tree vlan 2,4-10 priority  4096
除了更改网桥的优先级外，还可以使用命令指定交换机为根网桥，配置为primary 表示优先级设置为24576，配置为secondary 表示优先级变为28672，命令如下：
Switch（config）#spanning-tree vlan vlan-list   root { primary  |  secondary }
3)修改端口成本
Switch（config-if）#spanning-tree vlan vlan-list   cost  cost
4)修改端口优先级
Switch（config-if）#spanning-tree vlan vlan-list  port-priority  priority 
例如：一台交换机在默认情况下，使用show spanning-tree 查看生成树

现在修改F0/1的端口成本（cost） 和端口的优先级（priority）

在Cisco PT5上做的实验，2960系列交换机，好像IOS不支持修改端口成本
查看修改后的生成树 show spanning-tree

5)配置速端口
Switch（config-if）#spanning-tree portfast
3.PVST+配置的查看
Switch#show spanning-tree
查看某个VLAN的生成树信息
Switch#show spanning-tree vlan vlan-id 
4.PVST+配置案例
二台交换机配置：

图：4-1
如图：配置PVST+，要求VLAN1的数据从F0/24接口链路通过，VLAN2的数据从F0/23通过，其中交换机为默认配置，SW1的MAC地址：0007.ECC8.2ABA，SW2的MAC地址：00E0.F7A6.4C5D，二台交换机之间的链路的Trunk。
具体配置如下：
在SW1 和SW2上配置F0/23、F0/24为Trunk链路，创建VLAN2，早期的Cisco交换机可以在VLAN Database模式和全局配置模式下创建VLAN，但是新的交换机上只能全局配置模式下创建VLAN

配置完成后，查看生成树状态
Sw1和SW2的

图：4-2
从上面的图可以看出，SW1为根网桥，无论是VLAN1还是VLAN2，交换机F0/24的端口都是阻塞的，所以VLAN1和VLAN2都通过F0/23链路传输数据。
二台交换机的VLAN负载均衡不能更改STP的优先级，只能改cost值
因为Cisco默认运行PVST+，会为每一个VLAN创建一个STP实例，PVST+可以理解为每一个VLAN都要运行一次STP计算。
根据STP的计算（选择根网桥、根端口、指定端口的过程），由于二台交换机不能修改优先级，所以根网桥就固定了，根端口的选择有3个依据（1.到根网桥的成本路径 2.直连网桥的ID 3.端口ID）
所以想要达到负载均衡的效果，修改SW2上F0/24的COST值，小于SW2上F0/23的COST值就行，命令如下：
SW2（config-if）#spanning-tree vlan 1 cost 10
 三台交换机配置实例：

如图所示网络拓扑，链路均为100Mb/s，交换机都为默认配置，SW1的MAC地址：000C.CF3C.E030，SW2的MAC地址：000C.CF3C.E030，SW3的MAC地址：0003.E473.7440.要求配置SW1为VLAN1 的根网桥，SW2为VLAN2的根网桥，实现VLAN的负载均衡。

(1)配置交换机之间的链路为TRUNK链路，命令如下：
SW(config)#int f0/23 -24
SW(config-if)#switchport mode trunk
(2)配置VLAN的负载均衡

交换机在默认情况下运行STP计算，得到的结果是SW2为根网桥，SW1的F0/24和SW3的F0/24成为根端口，SW2上F0/23和F0/24、SW3的F0/23成为指定端口，SW1的F0/23被阻塞。
要使SW1成为VLAN1的根网桥、SW2成为VLAN2的根网桥，则需要修改网桥的优先级
SW1上的配置：

不一定非得要使用这个方法配置，只要SW1上VLAN1的优先级比VLAN2高就行，SW2上也是一样的
 

SW2上的配置：

配置完成后，使用show spanning-tree 查看生成树协议

SW3上

在SW3上，VLAN1运行STP后，F0/24端口阻塞掉了，所有的数据都从过SW1和SW3之间的链路传输.
VLAN2运行STP后，F0/23端口阻塞，数据从SW2和SW3之间的链路传输数据.达到了负载均衡的效果.

5.配置速端口

配置速端口的目的是使连接终端的端口快速进入到转发状态.上面有描述

配置了速端口后，会出现一些警告信息，警告信息的主要内容如下：

%Warning: portfast should only be enabled on ports connected to a single
 host. Connecting hubs, concentrators, switches, bridges, etc... to this
 interface  when portfast is enabled, can cause temporary bridging loops.
 Use with CAUTION

速端口仅用于连接单一的主机，如果连接Hub、Switch、网桥等设备时，可能造成桥接环路，应小心使用。

%Portfast will be configured in 20 interfaces due to the range command
 but will only have effect when the interfaces are in a non-trunking mode.

有20个端口被配置为速端口，但是速端口只有接口处于非Trunk模式时才起作用。