STP 生成树原理与配置

一、交换机工作原理回顾

1.1 MAC 地址三元素

交换机的端口号，pcMac地址，接口vlan

1.2 交换机工作原理

• 1、基于源MAC地址学习
• 2、基于已知目标MAC地址转发
• 3、当目标MAC地址未知时，泛洪处理
• 4、交换机收到广播/组播帧时，无条件泛洪处理
• 5、交换机一个接口可以学习多个MAC地址
• 6、交换机学习到同一个MAC地址，但是从不同的端口学习到的，此时，将此MAC学习到的端口绑定起来。

1.3 环路引起的问题

• 1、广播风暴
• 2、MAC地址表不稳定

二、STP生成树协议

2.1 为什么要有生成树协议

因为当有环路存在时，广播的发送会引起全网的广播风暴，因此需要打破环路生成的条件，而生成树协议就是解决二层广播风暴的重要手段，另外我们会阻塞一些端口，打破环路生成条件，当链路出现问题时，这些被阻塞的端口可以过渡到转发状态，实现链路的备份作用。

2.2 STP生成树的作用

• 1、消除环路，会自动计算阻塞哪个端口
• 2、链路备份

三、BPDU（Bridge Protocol Data Unit）网桥协议数据单元

3.1 BPDU简述

• STP的各种选举是通过交换BPDU报文来实现的，BPDU是直接封装在以太网帧中。（802.3+802.2）
• 对于参与STP的所有SW，它们都通过数据消息的交换来获取网络中其他SW的信息，这种消息就被称为BPDU。
• BPDU是直接封装在二层的协议。

3.2 BPDU的功能

• 1、选举根桥
• 2、确定冗余路径的位置
• 3、通过阻塞特定端口来避免环路
• 4、通告网络的拓扑变更
• 5、监控生成树的状态

BPDU每2S由根桥发送一次。（拥有最小bridge-id的交换机成为根桥）

最初的网络，每个SW都认为自己是根桥，都会发送BPDU比较Lowest BID，选举出一个根桥，此时就只有BPDU。非根桥只进行转发，转发时只修改bridge-id和cost字段。

3.3 BPDU的类型

1、配置BPDU

• 通常由根网桥以周期性间隔发出，包括了STP参数，用于进行各种选举。

2、TCN（topology change notification 拓扑变更通告）BPDU

• 这种BPDU是当交换机检测到拓扑发生变更时产生的。可由非根网桥发出。

3.4 选举根交换机的规则

lowest BID=网桥优先级 + MAC地址 （越小越优）
交换机默认网桥优先级是32768

3.5 设置成根网桥的两种方法

1、修改网桥优先级命令
[SW1] stp priority 0 （数值需要设定为4096的倍数）
2、设置此网桥为根网桥
[SW1] stp root primary （优先级将变为0）

查看谁是根网桥的命令：
display stp

四、端口描述

4.1 端口角色

RP：根端口。每个非根网桥上有且只有一个，选举到达根网桥上路径开销值最小的成为根端口。

DP：指定端口。根网桥上每个端口都是指定端口，非根网桥上需要转发数据的端口也是指定端口。

AP：预备端口。该接口状态为blocking状态，只收BPDU，不发BPDU。

4.2 端口状态描述

• Disabled（禁用状态）：不转发数据帧，不学习MAC地址表，不参与生成树计算。

• Blocking（阻塞状态）：不转发数据帧，不学习MAC地址表，接受并处理BPDU，不发送BPDU。

• Listening（侦听状态）：不转发数据帧，不学习MAC地址表，参与生成树计算，接受并发送BPDU

• Learing（学习状态）：不转发数据帧，学习MAC地址表，参与生成树计算，接受并发送BPDU

• Forwarding（转发状态）：转发数据帧，学习MAC地址表，参与生成树计算，接受并发送BPDU。

端口由Blocking过渡到Forwarding有50s延时，Blocking到Linstening有20s老化时间，Listening到Learing有15s过渡时间，Learing到Forwarding有15s过渡时间。

4.3 选举根端口、指定端口的规则

1、Lowest path cost to root bridge （到达根的最小路径开销）

2、lowest sender port ID （最小的发送方BID）

3、Lowest sender port ID（最小的发送方PID）优先级（默认128）+端口号

带宽BW	Cost
10M	100
100M	19
1G	4
10G	2

根端口是在非根端口选

修改网桥接口优先级命令

[SW1-Ethernet0/0/2] stp port priority 0

查看端口状态命令

display stp brief

RSTP：快速生成树协议，缩短生成树端口由阻塞到转发状态的过渡时间

开启快速生成树方法

[] stp enable
[] stp mode rsrp

**MSTP：多实例生成树，让指定的一个VLAN或者是多个VLAN生成一棵树，实现链路的负载均衡，且互为备份。

命令整理如下

命令	说明
[ ] stp mode mstp	stp模式设置为mstp
stp region-configuration	进入mstp设置模式
region-name huawei	区域名称为huawei
revision-level 1	版本级别为1
instance 1 vlan 10	定义实例1为vlan10
instance 2 vlan 20	定义实例2为vlan20
active region-configuration	对mstp配置保存
[ ] stp instance 1 root primary	定义交换机为实例1的根
[ ] stp instance 2 root secondary	定义本交换机为实例2 的根

五、stp生成树实验

配置R1:

[R1]int LoopBack 0
[R1-LoopBack0]ip address 1.1.1.1 32
[R1]int g0/0/1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]ip add 192.168.20.1 24
[R1]int g0/0/2
[R1-GigabitEthernet0/0/2]ip add 192.168.10.1 24

配置SW2:

[SW2]vlan batch 10 20
[SW2-Ethernet0/0/3]port hybrid pvid vlan 20
[SW2-Ethernet0/0/3]port hybrid untagged vlan 10 20	
[SW2]int e0/0/1
[SW2-Ethernet0/0/1]port link-type trunk
[SW2-Ethernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan all
[SW2]int g0/0/1
[SW2-GigabitEthernet0/0/1]port hybrid pvid vlan 20
[SW2-GigabitEthernet0/0/1]port hybrid untagged vlan 10 20

优化
[SW2]stp mode mstp
[SW2]stp region-configuration
[SW2-mst-region]region-name huawei
[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
[SW2]stp instance 2 root primary
[SW2]stp instance 1 root secondary

配置SW3：

[SW3]vlan batch 10 20
[SW3]int e0/0/2
[SW3-Ethernet0/0/2]port hybrid pvid vlan 10
[SW3-Ethernet0/0/2]port hybrid untagged vlan 10 20
[SW3]int e0/0/6
[SW3-Ethernet0/0/6]port hybrid pvid vlan 10
[SW3-Ethernet0/0/6]port hybrid untagged vlan 10 20
[SW3]int e0/0/7
[SW3-Ethernet0/0/7]port hybrid pvid vlan 20
[SW3-Ethernet0/0/7]port hybrid untagged vlan 10 20
[SW3]int e0/0/3
[SW3-Ethernet0/0/3]port hybrid pvid vlan 20
[SW3-Ethernet0/0/3]port hybrid untagged vlan 10 20

优化
[SW3]stp mode mstp
[SW3]stp region-configuration
[SW3-mst-region]region-name huawei
[SW3-mst-region]revision-level 1
[SW3-mst-region]instance 1 vlan 10
[SW3-mst-region]instance 2 vlan 20
[SW3-mst-region]active region-configuration

配置PC1的IP地址：

配置PC2的IP地址：