生成树协议STP笔记(BCMSN)

1． 冗余链路：冗余连接可以防止在网络中的单点失效的问题；冗余连接也导致了交换回路的出现。
2． 交换回路引发的问题：广播风暴；同一帧的多拷贝；不稳定的MAC地址表
3． STP介绍：通过阻塞一个或多个冗余端口，维护一个无回路的网络（IEEE802.1d）
BPDU作用：
       1.负责选举生成树的根交换机
       2 .能够查出交换网络上面的环路
       3 .阻塞环路端口，阻塞冗余链路端口，防止环路
      4.通知网络发生的变化
      5.监控生成树的状态

       生成树协议是通过在网络中选举根交换机，并在其他非根交换机上指定接收bpdu的端口来避免广播风暴的产生的。

      生成树协议工作时，正常情况下，交换机的端口要经过几个工作状态的转变。物理链路待接通时，将在block状态停留２０s，之后是listen状态15s，经过１５秒learn，最后成为forward状态。

4． 工作过程：运行生成树算法(STA)的交换机定期发送BPDU；选取唯一一个根网桥；在每个非根网桥选取唯一一个根端口；在每网段选取唯一一个标志端口。
        (1)  选取唯一一个根网桥：BPDU中包含Bridge ID;Bridge ID(8B)=优先级(2B)+交换机MAC地址(6B);一些交换机的优先级默认为32768，可以修改；优先级值最小的成为根网桥；优先级值相同，MAC地址最小的成为根网桥；Bridge ID值最小的成为根网桥；根网桥缺省每2秒发送一次BPDU；
        (2)  在每个非根网桥选取唯一一个根端口：根网桥上没有根端口；端口代价最小的成为根端口；端口代价相同，Port ID最小端口的成为端口；Port ID通常为端口的MAC地址；MAC地址最小的端口成为根端口；
        (3)   在每网段选取唯一一个标志端口：端口代价最小的成为标识端口；根网桥端口到各网段的代价最小；通常只有根网桥端口成为标识端口；被选定为根端口和标识端口的进行转发状态；落选端口进入阻塞状态，只侦听BPDU；
       (4)   阻塞端口在指定的时间间隔（缺省20秒）收不到BPDU时，会重新运行生成树算法进行选举；缺点：在运行生成树算法的过程中，网络处理阻断状态，所有端口都不进行转发。计算过程缺省为50秒。

        根端口是到根桥开销最低的端口，所谓的根端口即用来向根桥发送数据的端口。

       交换网络里根端口和指定端口以外称为非指定端口，非指定端口在网络里面被生成树协议设为阻塞状态。

       每个交换机只能有一个根端口，一个物理网段只能有一个指定端口，一个交换网络里面只能有一个根交换机。

      建议把大楼的分布层的交换机作为大楼里面的根交换机。

      每个VLAN都有一个生成树。

      负载均衡的生成树协议。在生成树协议中每个vlan形成一个树。如果网络中的vlan个树比较多的话，会导致网络中的固定链路的流量很大，其余链路的流量相对较小。在生成树协议中可以采用多个vlan共用一个生成树协议的办发来实现负载均衡。假如网络中存在10个vlan的话，可以5个vlan共用一个生成树协议的方法把十个vlan的bpdu数据流量分散在两个固定的链路中。
生成树的计时器(都是从根交换机上学来的)：
1. Hello time 多长时间发送一次BPDU的数据包
2.Forward Delay 转发时延，指交换机的端口状态在过渡状态下（listening和learning）下维持一个forward delay的时间
3.Maximum Time 最大老化时间，指一个交换机从其它交换机收到一个BPDU数据包以后，这个数据包有效期多长
生成树中的四个状态:
4.阻塞(Blocking)(可接收BPDU数据包,如果期间没收到BPDU后转到监听状态)，链路刚接通时端口都处于阻塞状态
5.监听(Listening)(可以接收数据包)，连通之后马上接通时交换机在阻塞状态下停留max age=20s的时间，判断交换机的这个端口有没有可能成为根端口或指定端口，如果有可能成为根端口或指定端口的话就把端口的状态转换到listening(监听,该状态维持15秒)状态。期间中收发BPDU数据包，完成生成树的根的选举、构造，完成端口状态去向的决定。如果决定是根端口或指定端口的话就转换到learning状态，如不是的话转换到阻塞状态。

        学习(Learning),停留forward delay(=15s)时间，继续计算判断端口能不能成为根端口或者指定端口，此时具有学习MAC地址的功能。如果决定后转换到转发状态。
       转发(Forwarding)(可以接收和发送BPDU数据包).
       Disble，不参与生成树协议的运行

配置STP生成树协议：
Spanning-tree vlan 200 激活生成树协议
Spanning-tree vlan 200 priority 4096 配置优先级
Spanning-tree cost 18 配置端口开销(对于所有VLAN起作用)
Spanning-tree vlan 200 cost 17 (对指定VLAN起作用)
Show spanning-tree vlan 200 查看Vlan的生成树
Show spanning-tree bridge查看交换机的所有生成树信息