HCIP STP协议总结
一.什么是STP
STP（Spanning Tree Protocol），即生成树协议，可应用于计算机网络中树形拓扑结构建立，主要作用是防止网桥网络中的冗余链路形成环路工作。
生成树协议：企业网三层架构—》冗余----》线路冗余—》二层桥接环路
如果没有STP，有可能导致
- 广播风暴
- MAC地址表翻滚 ---在一台交换机上，同一个MAC地址只能映射唯一的接口；但同一个接口可以映射多个不同的MAC地址；
- 同一数据帧的重复拷贝
- 以上3个条件最终导致设备工作过载，导致重启保护
二.STP基本概念
1.网桥ID（Bridge ID）
理论上：由16位桥优先级和48位桥MAC地址构成。
实际上：高16位桥优先级中，仅高4位用于优先级，低12位用户扩展（systemID）。
STP中，BID最小值被选为根桥
2.端口ID （port id）
PID可能影响指定端口的选举。PID最小值被选为指定端口。
理论上：Port ID长度为2字节，1字节为端口优先级，1字节为端口号
实际上：优先级仅占高4位，低12位为端口号
默认端口优先级为128，即1000，修改优先级可影响端口PID，进而影响指定端口的选举。
华为命令 stp port priority。
3.根端口
根端口—在每台非根网桥上，有且仅有一个接口；本地离根网桥最近的接口（最短、星型），接收来自根网桥的BPDU，转发用户的流量（该接口不阻塞）
最终状态：转发状态
交换机收到最优BPDU的端口为根端口，也是到根桥最近的端口。
1、非根交换机有且只有一个RP端口，根交换机没有RP端口
2、RP端口所在网段的上游对应端口一定是DP端口
3、交换机先确定RP端口，再确定其他角色端口
4、STP模式下，RP端口迁移到转发状态需等待2个forward-delay
4.指定端口
最终状态：转发状态
网段内通告BPDU的端口为指定端口，拥有指定端口的交换机是该网段的指定交换机。
1、每个网段有且只有一个DP端口，
2、STP模式下，DP端口迁移到转发状态需等待2个forward-delay
5.非指定端口
非指定端口（阻塞端口）当以上所有角色全部选举完成后，剩余没有任何角色的接口为非指定；该接口逻辑阻塞，实际可以接收到信息，但不转发。
6.端口状态
IEEE802.1D-1998标准中定义了5种端口状态Forwarding、 Learning、 Listening、 Blocking、 Disable
①down：没有BPDU收发，一旦可以进行BPDU收发进入下一状态
②侦听：强制15s；所有交换机进行BPDU收发，选举所有角色；接口角色为非指定端口直接进入阻塞状态；若为指定端口和根端口进入下一状态；
③学习：强制15s； 指定端口和根端口学习所有接口连接设备的MAC地址，生成MAC表；之后进入下一状态；
④转发：指端端口和根端口进入，可以转发用户报文；
⑤阻塞：逻辑阻塞；
注：只有到接口进入到转发状态后，才能为用户转发数据报文，之前的30s不能转发任何数据；
7.收敛时间
初次收敛—30s = 15侦听+15s学习
8.结构变化
存在直连检测：本地存在阻塞端口，若其他端口断开，该阻塞端口马上进入15是侦听（选举）；结果若为启用，那么将再进入15s学习---总30s
没有直连检测：本地不存在阻塞端口，若某个端口断开，将发送次优BPDU（以本地为根）给其他邻居交换机，其他交换机无视该数据，进行20s hold time计时，到时时阻塞接口进入15s侦听，15s学习=总50s
9. 802.1D算法的缺点
1、收敛速度慢
2、链路利用率低 – 备份链路正常不转发数据
（注：在实际工程中，STP只要正常运算就会生成一个无环的网络结构；但角色位置不好，可能导致网络效率低下；至少应该保障根网桥的位置处于 三层架构中的汇聚层； 在交换机连接AP时，应该保障AP所在接口不被其他物理接口阻塞；）
10.802.1D配置命令
sw1]stp mode stp 修改为802.1d算法，当下华为默认为MSTP；
[sw1]stp priority 4096 修改网桥优先级
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp cost ? 修改接口cost值
INTEGER<1-200000000> Port path cost
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp port priority ? 修改接口优先级
INTEGER<0-240> Port priority, in steps of 16三.PVST 基于VLAN的生成树协议 依然沿用了802.1D的运算规则
区别在于，一个VLAN中存在一棵树；
PVST cisco私有 基于vlan的生成树协议
在每个vlan内，存在一棵树，每棵树的工作原理同802.1d一致；不同vlan的BPDU区别在于网桥优先级；
优先级=4096倍数+vlan id 人为仅可修改4096倍数备份，且只能修改为4096的整倍
仅支持 trunk干道封装为ISL（cisco私有封装）
可以将不同vlan的根网桥放置于不同的汇聚层设备，实现在不同vlan 中阻塞不同的链路；
最终所有链路均被利用，互为备份，提高链路的利用率；
（换句话说，一棵树堵塞的部分给另一个棵树用，这样就提高了链路的利用率）
优点：分流，使用所有物理链路----提高利用率
缺点：1.收敛慢 2.树多 cisco 设备中存在一块独立的stp专用芯片（硬件解决）3.纯私有协议—近支持isl -------（Cisco专用的trunk上封装vlan id 的标准 ，另外一个标准802.1q）
四.PVST + 在PVST的基础，兼容802.1q的trunk封装；且设计了部分的加速
端口加速（接入层连接用户的接口）
上行链路加速-针对直连检测，在满足直连检测条件的接口上，直接进入转发状态，省30s
（只有接入层设备方可配置；自动调大本地网桥优先级和接口cost；非根网桥）
骨干加速—针对次优BPDU 剩去20s的hold time 所有交换机均可配置
优点：利用率（一个vlan一棵树） 部分加速 兼容802.1q
缺点：1、收敛慢（加速不彻底） 2、树多（仅cisco存在单独的芯片，友商无法负荷）
五.快速生成树
cisco的RSTP — 基于vlan的快速生成树 - 一个vlan一棵树 pvst+的升级 树多
公有RSTP（802.1w） — 整个交换网络一棵树 802.1d的升级 一棵树
快速的原理：
1、取消了计时器，而是在一个状态工作完成后，直接进入下一状态；
2、分段式同步，两台设备间逐级收敛；使用请求和同意标记；依赖标记位的第1和第6位
3、BPDU的保活为6s；hello time 2s；
4、将端口加速（边缘接口）、上行链路加速、骨干加速集成了
5、兼容802.1d和PVST，但802.1d和PVST没有使用标记位中的第1-6位，故不能快速收敛；因此如果网络中有一台设备不支持快速收敛，那么其他开启快速收敛的设备也不能快速；
当tcn消息出现时，不需要等待根网桥的BPDU，就可以刷新本地的cam表
（注：接口默认为半双工时，即便运行RSTP，依然基于慢速的802.1D算法来收敛）
生成树配置命令
[sw1]stp mode rstp （快速生成树）
边缘接口—用于连接PC的接口，一旦被设定为边缘接口；将不再进行BPDU的发送，且不进行STP的收敛，直接为转发状态； 但若该接口收到了对端的BPDU，将失去边缘特性，重新正常收敛；
[sw1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp edged-port enable （边缘接口）
[sw1]stp priority ? 修改网桥优先级
INTEGER<0-61440> Bridge priority, in steps of 4096
[sw1]stp root ? 快速定义根网桥角色 （primary 主要根，优先级减去两个4096。Secondary 备份根 减去一个4096 ）
primary Primary root switch
secondary Secondary root switch
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp port priority ? 修改接口优先级
INTEGER<0-240> Port priority, in steps of 16
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp cost ? 修改接口cost
INTEGER<1-200000000> Port path cost六.MSTP/MST/802.1S 华为设备默认使用该协议
继承了快速生成树的基础； 将多个vlan放置于一个组内，基于每个组一棵生成树；
不同组间的BPDU中优先级= 4096倍数+组号
[r1]stp mode mstp
默认存在组0，且所有vlan默认处于该组；优先级= 32768+0
分组
[sw1]stp enable
[sw1]stp region-configuration
[sw1-mst-region]region-name a 所有设备应在一个域内
[sw1-mst-region]instance 1 vlan 1 to 5 创建组1放 vlan1到5
[sw1-mst-region]instance 2 vlan 6 to 10
[sw1-mst-region]active region-configuration 激活当前配置（必须配置该指令）
切记：若将创建某个组，但该组内的vlan，在本交换机上没有创建，同时没有为该vlan服务的接口；该组将没有任何信息；整个交换网络中所有设备的分组信息必须完全一致；即以上配置在交换网络中的所有设备要一模一样
定义本地为组1 的主根，组2 的备份根
stp instance 1 root primary 优先级修改为0
stp instance 2 root secondary 优先级修改为4096
[sw1]stp instance 1 priority ?
INTEGER<0-61440> Bridge priority, in steps of 4096
[sw1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp instance 1 cost ?
INTEGER<1-200000000> Port path cost
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp instance 1 port priority ?
INTEGER<0-240> Port priority, in steps of 16