生成树协议的理解和配置

生成树协议的理解和配置

1、STP协议：通过判断网络中存在环路的地方并阻断冗余电路。通过这种方式STP能够确保到每个目标都只有一条路径，所以永远不会产生环路。如果发生某条链路失效，网桥就会将接口从阻塞状态过度到转发状态。stp执行一种sta（spanning-tree algorithm）生成树算法。

2、stp（IEEE802.1D）

生成树为每一台交换机分配一个唯一的桥ID，桥ID由两部分组成，桥优先级和MAC地址。（优先级2字节，mac6字节）cisco设备的桥优先级默认是32768，优先级取值范围是0-65535，STP的消息都是通过BPDU（桥协议数据单元）来传递

IEEE802.1D传递消息的时间默认是2秒。

BPDU主要工作：选举根桥，确定冗余路径的位置、通过阻塞特定端口来避免环路、通告网络中的拓扑变化、监控生成树的状态。

BPDU有两种状态：配置BPDU和TCN BPDU，配置BPDU只有根桥才能发出，配置BPDU选择根桥和保持拓扑稳定，TCN BPDU是交换机检测到拓扑发生变化时发出的。

3、生成树端口状态和BPDU计时器

当第二层接口直接从生成树拓扑的非参与状态过度到转发状态，也就可能产生暂时的数据环路。

阻塞状态（blocking）：不参与帧转发，但监听流入的BPDU，端口不能学习接收帧的MAC地址。

监听（listening）：交换机能决定根，并且可以选择根端口和其他端口，不能学习任何接收帧的单播地址。

学习（learning）：准备参与转发，能学习流入帧的MAC地址，但不能转发。

转发（forwarding）：学习接收帧的源MAC，可根据MAC进行转发。

禁用（disabled）：不能参与生成树，也不能转发。

BPDU三种计时器：hello时间2秒，转发延迟15秒，最大寿命：20秒。端口从阻塞到转发正常是需要30-50秒的时间。

4、STP的选举规则

选择根桥：网络中只有一个根桥，拥有优先级最低的为根桥，优先级相同比较MAC地址，在根桥上所有的端口都未指定端口。

选择所有非根桥的根端口：在每一个非根桥上建立一个根端口，选择根端口是非根桥到根桥的最低开销。如果非根桥有到达根桥的多条等价路径，那么非根桥将选择连接到连接到最低网桥ID的端口（注意：看对方的端口而不是自己），如果对方端口都相同，那么非根桥将选择具有最低端口ID。

选择各个网段的指定端口：在网上桥选择一个指定端口，在一个网段内到达根网桥的路径开销最低。如果相同那么具有最低优先级的端口被选为指定端口，如果端口优先级仍然相同，那么拥有最低端口ID将成为指定端口。

当拓扑发生变化的时候，交换机将发送TCN BPDU，接收方需要回复TCN ACK确认，一直传递到根由根发配置BPDU更新。

5、MAC地址缩减

由于交换地址池容纳的地址有限，交换机需要支持最多4096个VLAN，MAC地址不够用所采取的一种方法，CISCO交换机支持每一个VLAN一个生成树PVST+，如果启用MAC地址缩减特性，网桥优先级就成为4096的倍数加上VLANID，在启用MAC地址缩减的时候，交换机只能将交换机的优先级指定为4096的倍数。

例：VLAN1，桥优先级是8192+1=8193（由于采用了MAC地址缩减所以优先级变成了8193）

6、配置PVST+

spanning-tree vlan xx root  primary(交换机的 宏命令，将交换机设为根桥)

spanning-tree vlan xx root  secondary（将交换机设为备份根桥）

7、快速生成树协议（802.1W）

快速生成树协议也简称RSTP，能够加快计算生成树的速度，

RSTP定义了两个端口： 替代端口，备份端口。

RSTP定义了三种端口状态：丢弃状态，学习状态，转发状态。

RSTP的丢弃状态相当于802.1D的禁用，阻塞、监听状态的合并。RSTP认为阻塞状态的端口和监听状态的端口之间不存在区别，两种状态都将丢弃数据帧，并且都不学习MAC地址，RSTP能从端口状态中分离出端口角色。

IEEE802.1W是802.1D的一种进化而不是一种革命。802.1W能兼容802.1D，如果802.1W兼容802.1D那么就会返回到802.1D模式，802.1W的优点就没有了。

8、RSTP定义了五种端口角色

根端口：从路径开销的角度出发，根端口是最接近根网桥的端口。

指定端口：通过将不同网段连接在一起，网桥能创建桥接域。在一个网段中，要求只有一条去往根桥的路径，对于连接到给定网段的所有网桥，它们都将监听其他网桥的BPDU，并将发送最佳BPDU的网桥作为网段的指定网桥（指定端口）

替代端口：替代端口是阻塞从其他网桥接收BPDU的端口，如果活跃的根端口发生故障，替代端口将成为根端口。

备份端口：备份端口是从同一个网桥共享链路的阻塞端口，如果现有的指定端口发生故障那么备份端口将成为指定端口。

禁用端口：禁用端口不担当任何角色。

9、RSTP BPDU格式和BPDU操作

在802.1D中，类型字段只使用了2BIT，也就是TC和TC确认，RSTP使用字节所有剩余6bit来完成端口和角色的选举。

在802.1D中，只有当它在根端口上接收到BPDU的时候非根桥才能产生BPDU，802.1W中即使没有从根桥收到BPDU网桥会每隔2秒发送包含当前信息的BPDU，如果给定端口在连续3个hello时间都没有收到BPDU，那么网桥立即对协议信息进行老化处理。

RSTP收敛所需的时间就是提议和协定BPDU到达两台交换机所需的时间，通常在1秒之内就能完成。（A提议，B协定）

10、多生成树（MST）

MST多生成树协议，相比PVST+拥有更快的收敛速度，并且向后兼容802.1D，802.1W和cisco的PVST+。通过对VLAN分组并将其关联到生成树实例，MST允许在干道上组建多生成树，每个实例都拥有独立于其他生成树实例的拓扑。

例：

  

11、配置：MST

switch（config）#spanning-tree  mode  mst

switch（config）# spanning-tree  mst  configuration

switch（config-mst）#name  cisco

switch（config-mst）revision  1

switch（config-mst）instance  1  vlan 1-10

 

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