STP技术
STP技术
冗余拓扑
交换网络内的冗余拓扑
减少单点故障，增加网络可靠性
产生交换环路，会导致：
-广播风暴
-多帧复制
-MAC地址表抖动
广播风暴
广播信息在网络中不停地转发，直至导致交换机出现超负荷运转，最终耗尽所有带宽资源，阻塞全网通信。
工程现场：如果发现交换机的灯疯狂闪烁，肯定存在环路
如何解决广播风暴：无解，重启设备
二层的广播报文，没有TTL的限制，会一直存在，并且再二层环路，越来越多
多帧复制
单播的数据帧被多次复制传送到目的站点
在链路上会消耗带宽，消耗计算机的计算资源
MAC地址表抖动
由于相同帧的拷贝在交换机的不同端口上被接收而引起的 MAC地址表不稳定
交换机的一个接口能对应多个MAC地址，但是一个MAC地址，只能对应一个接口。MAC地址被反复的记录在交换机的不同接口上，引起CAM表的抖动，影响交换机的正常通信。
生成树协议概述
既要冗余，还要无环，使用自动化的形式来实现–STP
1.通过协议：STP IEEE=802.1d
阻塞网络中的某一个接口，（从逻辑上），实现物理链路正常链接，逻辑上关闭（down），避免环路的危害
2.具体要阻塞哪一个端口？交换机之间的协商出来的—BDPU报文，交换机通过BDPU中关键的参数，进行选举，选举出来的结果，就是要阻塞的端口。
STP的操作
1.每个广播域选择一个根桥
2.每个非根桥上选择一个根端口
3.每个段选择一个指定端口
4.选择一个非指定端口
选举根桥—Root Bridge
桥=交换机
比较BDPU中的关键参数 BID==bridge id 桥优先级+MAC地址（优先级的范围0-65535）
根桥是从所有的交换机中选举出来的，BID优先级越小越优先，如果优先级相同，比较MAC地址，越小越优先
桥ID的修改方法：
修改桥优先级方法1：stp root primary/secondary ———— 将优先级直接改成0
修改桥优先级方法2：stp priority <0-61440> ———— 将优先级改成比默认值小的,4096的倍数。
选举根端口—Root Port
cost of path => 端口到达根桥的路径开销，越小越优先
sender bid => 这个接口对端交换机的BID，越小越优先
sender pid => 由优先级+端口编号组成 优先级的范围(0-255,默认128), 优先级和端口编号都是越小越优先
local pid =>本地端口id越小越优先
修改根端口
修改根端口的cost值
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]stp cost ？ INTEGER<1-200000000> Port path cost
端口的PID修改方法
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]stp port priority ？ INTEGER<0-240> Port priority, in steps of 16
选举指定端口—Design Port
所有的非根桥交换机空余链路中选出来的指定端口（在两台交换机之间的链路上选举出来的）
选举方式 ： COST值（越小越好）
此处的cost值是当前接口所在交换机的根端口 到达根桥的开销
如果开销值一样：
local BID：所在根桥的BID（越小越好）
local PID：所在根桥的PID（越小越好）
根桥上所有的端口都是指定端口
根端口对端交换机的接口也是指定端口
剩下的端口就是被阻塞的端口（非指定端口）
STP的端口状态
阻塞 — 20S—和计时器有关
在选举之前，所有的端口从disable过度到的第一个状态
在选举结束之后，被阻塞的端口，就是阻塞状态
监听—选举 forwarding delay =15S
在监听的状态下，交换机完成STP的角色的选举，选出根桥、根端口、指定端口、非指定端口
选举结束之后，网络拓扑无环，处于一种比较稳定的状态
学习 forwarding delay = 15S： 交换机学习MAC地址，完善CAM表
交换机转发数据，依靠CAM表，交换机的接口开始学习MAC地址来形成CAM表
如果交换机接口从监听直接跳跃到转发状态，
在最开始的时候，交换机的CAM表是空的，在网络中的一段时间内，会有大量的泛洪的数据
转发
交换机的端口能够正常的转发 数据流量
STP的端口状态
阻塞状态（Blocking）
不能接收或者传输数据，不能把MAC地址加入地址表，只能接收BPDU
监听状态（Listening）
不能接收或者传输数据，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）
能够发送和接收数据、学习MAC地址、发送和接收BPDU
STP计时器
阻塞到转发状态通常要30-50s（默认50s，即20+15+15），这个时间也可以通过配置来生成树计时器来调整
-Hello时间 根网桥发送配置BPDU的时间间隔 ， 缺省为2s
-转发延迟时间 侦听到学习状态，或者学习状态转换为转发状态所需的时间，缺省为15s
-最大存活期 在丢弃BPDU之前，网桥用来储存BPDU的时间，缺省为20s，如果连续收不到10个BDPU（20s的时间），开始进入listening状态
拓扑变更机制
当网络中某些链路、交换机设备出现的故障的时候，与该交换机有关的MAC地址信息就会变成无用的信息
拓扑变更机制的目的：让其他交换机快速刷新CAM表，将这些无用的信息快速的刷新掉，节省计算和带宽资源
TCN： top change notice —最先感知到top变化的交换机发送到报文，这个报文最终将要被传递到根桥
TCN ACK：当交换机收到一个TCN报文的时候，向发送TCN的交换机发出的回复报文
TC： 根桥发出的，用于通知全网交换机，网络拓扑发生了变化：35s
当交换机收到TC的时候，会将自己的CAM表老化时间由原来的 300s秒调整到15s,快速的将CAM表进行刷新，刷新之后，就不再由关于发生故障交换机的MAC地址信息了
拓扑变更信息通知及操作过程
1.SWB 感知到SWA的链路故障
2.SWB 通过自己的根端口向上发送TCN BPDU，通知上面的交换机拓扑变更的情况，TCN BPDU最终要通知到根桥
3.SWC 的指定端口收到SWB 发送的BPDU，会给SWB 一个TCN ACK报文的回复，同时会将接收到的TCN BPDU 再通过自己的根端口向上转发
4.SWC 发送的BPDU TCN 最终被根桥接收，根桥向SWC发送TCN ACK的回复信息
5.根桥向全网通知拓扑变更
6.全网交换机将自己的CAM表时间由300s 变成15s,重新刷新自己的CAM表。
STP的特性
1.PORT FAST
链接终端的接口，不会连接其他的交换机，所以也不会出现环路，
但是这些接口依然受控与STP，当接口在启用的时候，依然要经历30-50漫长的时间
所以，要把连接终端的端口的选举机制去掉，让这些端口在启用后，迅速的进入到转发状态
[Switch]interface interface-ID
[Switch-GigabitEthernet0/0/1]stp edged-port enable //配置边缘端口
2.BPDU guard/bpdu防护
只配置portfast的缺陷：当边缘端口/配置了portfast的端口接入交换机的时候，交换机会发送bpdu,则portfast接口会重新参与stp计算，造成环路或者二层的网络动荡
当交换机的portfast 接口收到 BPDU报文的时候，接口会切换到
down(hauwei)/err-disbale(cisco)的状态
[Switch] stp bpdu-protection //收到bpdu报文会自动 shutdown
3.BPDU Filter
背景：
1.全局配置BPDU filter
希望这个接口处于 边缘接口的角色，但是也可以接入交换机设备，一旦收到BPDU的时候，就会消失掉portfast的特性，成为一个普通的stp的端口
全局配置 [Switch]stp bpdu-filter default
a)启用了portfast的接口将激活bpdufilter特性
b)上述接口在link up后瞬间会发送BPDU(a few)，此后不在发送任何BPDU
c)上述接口在收到BPDU后立即丢失portfast及bpdufilter特性，成为一个普通的spanning-tree接口
2.在接口情况下配置bpdu filter
相当于关闭了 STP的功能，当收到BPDU的时候，可能会导致二层环路
接口配置 [Switch-GigabitEthernet0/0/1]stp bpdu-filter enable
d)该接口将不会发送BPDU,也忽略接收到的BPDU
e) Enabling BPDU filtering on an interface is the same as disabling spanning tree on it and can result in spanning-tree loops.
f)在接口上配置，不一定必须portfast特性，可独立实施。当然，建议搭配portfast特性使用。
4.uplink fast
主要作用：主动向其他交换机发送自己下联PC的MAC地址信息，让其他交换机快速更新CAM表。
5.backbone fast
BackboneFast是对UplinkFast的一种补充，
UplinkFast能够检测直连链路的失效，
BackboneFast是用来检测间接链路的失效。
当启用了BackboneFast的交换机检测到间接链路失效之后，会马上使阻塞的端口进入监听状态，少了20S的老化时间。
6.RootGuard
如果新接入的交换机优先级更低，将抢占原有的根网桥。
Root Guard是一种强制的根保护措施，它的作用是防止意外（或者非法）加入的交换机成为网络中的根桥。