STP---生成树协议

STP的作用

a)Stp通过阻塞端口来消除环路，并能够实现链路备份目的

b)消除了广播风暴

c)物理链路冗余，网络变成了层次化结构的网络

STP操作

1. 选举一个根桥
2. 每个非根交换机选举一个根端口
3. 每个网段选举一个指定端口
4. 阻塞非根，非指定端口

STP--生成树协议：作用专门设计出来解决二层环路问题的协议 线路冗余 设备冗余 交换机的广播风暴：洪范的数据帧在交换机之间来回循环发送，浪费资源 MAC 地址表的偏移 多帧复制 交换机会逻辑的阻塞一些端口，从而将一些链路断开，形成一种树形结构，从而形成无环的拓扑，之后当网络结构发生变换，STP 会监控整个网络，进而将原本阻塞的一些端口重新打开，形成备份路径 最短路径树-- IEEE组织 STP---802.1D标准下提出了生成树协议 PVST PVST +——思科提出的私有协议 RSTP- 快速生成树 802.1W MSTP --多生成树 802.1t标准提出 STP ，一个交换网络只生成一颗树 跨层封装的协议---跨三四层封装的协议 STP 发送的数据包称为 BPDU---- 网桥协议数据单元 配置 BPDU ---用来做生成树的角色选举

       为了计算生成树，交换机之间需要交换相关的信息和参数，这些信息和参数被封装在BPDU（ Bridge Protocol Data Unit ）中。
        BPDU 有两种类型：配置 BPDU 和 TCN BPDU 。
        配置BPDU 包含了桥 ID 、路径开销和端口 ID 等参数。 STP 协议通过在交换机之间传递配置 BPDU 来选举根交换机，以及确定每个交换机端口的角色和状态。在初始化过程中，每个桥都主动发送配置 BPDU 。在网络拓扑稳定以后，只有根桥主动发送配置 BPDU ，其他交换机在收到上游传来的配置 BPDU 后，才会发送自己的配置 BPDU 。
        TCN BPDU是指下游交换机感知到拓扑发生变化时向上游发送的拓扑变化通知。

STP--PVI 为0 RSTP 2 MSTP 3 ROOT-ID RID---指的是最终被选择成为树根设备的ID Brige ID B-ID---指的是交换机的编号 前16为二进制为设备的优先级 后 48 位为设备的 MAC 地址--- RPC --根路径开销：非根设备到达根设备的开销 PORT -ID PID---前四位是接口的优先级，后12位是接口的编号 消息寿命默认是 20 TCNBPDU ---拓扑发送变化之后会发送TCN BPDU---刷新MAC地址表 只包含三个参数 一个是 PID --协议ID PVI--协议版本 BPDU -type 0X80代表TCN-BPDU 配置BPDU---选举生成树角色

根桥：生成树里面的‘老大’，桥id最小
备份根桥：生成树里面的“二把手”，老大挂了的时候，我当老大，桥ID第二小。
非根交换机：干活的小弟，都有一个根端口
根端口：离根桥最近的端口
指定端口：根桥所有参与生成树选举的端口，都一定是指定端口
非根非指定端口：被阻塞的端口---备用链路的端口
路径开销：是端口Cost值，可以用来选择最优的路径，值越小越优。根路径开销是端口到达根桥的过程中累计的路径开销。
BID:桥ID：是由桥优先级和桥MAC地址构成，桥优先级为高16位，MAC地址是低48位。
PID:端口ID：是由端口优先级和端口号构成，端口优先级为高4位，端口号                                   根网桥（R B）---整个交换网络需要选择唯一的根设备                                                                  根端口（ R P)--所有非根设备都需要选择至少一个接口成为根端口（用来接收配置BPDU）

指定端口（ D P)---每段链路都会选择一个接口成为指定接口（用来转发配置BPDU） 非指定端口（N DP）---最终会被阻塞的端口--没有角色的接口都是非指定端口 根网桥（ R B ）---整个交换网络需要选择唯一的根设备 设备对比配置 BPDU 的参数后选择----根据配置 BPDU中的BID选择 Brige ID B-ID---指的是交换机的编号 前16为二进制为设备的优先级 后 48 位为设备的 MAC 地址--- 优先级---0-65535 设备默认优先级数值为 32768 以4096作为步调修改--- 16 在stp协议中只使用前4位，后12位在MSTP中才使用，实际stp的优先级范围是0-61440 设备优先级的对比规则是数值越小越优--MAC地址根端口（ R P)--所有非根设备都需要选择至少一个接口成为根端口（用来接收配置BPDU）----RPC-到达根设备的开销 沿途累加开销----生成树的开销只看入接口开销 入向 RPC -- 1.会选择入向RPC值更小的作为根端口 2.会比较对端设备BID，会选择BID更小的设备对应的接口作为根端口 3.选择对端这边PID--接口id更小的作为根端口 PID---16位二进制 前4位是接口的优先级，后12位是接口的编号 0-240 接口默认的优先级是 128--- 16作为步调 修改接口优先级 4.如果对端设备PID一样时，将比较自身的接口PID，选择pid数值更小的作为根端口 指定端口--DP 指定端口（ D P)---每段链路都会选择一个接口成 为指定接口（用来转发配置BPDU)0。如果一段链路对端是根端口，那么自身一定是指定 1.先比较接口的出向RPC 2.如果出向RPC一样，会看本设备的BID小的作为指定端口。 3，自环，选择自身端口PID更小的作为指定端口 4.只要接口收到自身发送的配置BPDU，则直接将该接口阻塞。 [Huawei]undo stp enable [Huawei-GigabitEthernet0/0/1]undo stp enable --只关闭接口生成树 如果在阻塞状态一直没有收到配置 BPDU 则，将等待20s，之后直接进入下一个状态。如果收到的配置BPDU则直接进入下一个状态。listening状态，在进行生成树的选举---并且在生成树必须在 listening状态停留15S才能进入下一个状态。生成树为了避免一些设备选举完成一些设备没有完成的情况（害怕出现临时环路）。一旦在选举过程中，接口被认定为非指定接口，将直接回到阻塞状态。 learning状态：进行MAC地址表的学习，并且会在该状态停留15S,作用：尽量减少发送数据时广播的产生。 最终来到转发状态，这个状态接口才会发送业务数据 生成树初始收敛至少需要50S 的时间。收敛速度慢。 根桥设备故障--需要50S的时间重新选举角色 （重新收敛） 直连链路故障-- 当根端口故障，但是设备还可以通过其他的端口收到配置BPDU，那么将直接进入listening状态。之后进入学习状态，一共需要30S 非直连链路故障--当根端口故障，但是设备不能通过其他的端口收到配置BPDU，那么将等待20S后，直接进入listening状态。之后进入学习状态，一共需要50S 配置： [Huawei]stp enable -开启协议 [Huawei]stp mode stp --更改协议模式 [Huawei]display stp --查看stp的参数--- 需要人为干涉生成树的选举结果 [Huawei]stp priority 24576 --修改设备BID的优先级-- 数值越小约优 [Huawei]stp root primary ---配置设备成为根桥设备。实质是将优先级改为0 [Huawei]stp root secondary ---配置备份根桥实质是将优先级改为4096 RSTP +MSTP 1.收敛速度慢的问题--RSTP 2.链路利用率低---MSTP RSTP--- RSTP 改进点 1.变更端口角色---根端口 指定端口 非指定端口 根端口 指定端口 替代端口（ ALTE ） 备份端口（backup） 替代端口（ ALTE ）---替代端口的作用是作为根端口的备份--当设备的根端口故障后，会从自身其他的替代端口中选择参数最优的作为新的根端口。 生成树比对配置 BPDU 中的一些参数最终参数不优的一些端口---不是根端口和指定端口备份端口（backup）---指定端口的备份：如果一个接口收到了自身发送的配置BPDU则该端口为备份端口。 2.修改端口状态--- 禁用，阻塞，侦听，学习，转发-- DISCARDING ----丢弃状态：不能转发业务数据也不能进行MAC地址表的学习 Learning--学习状态：不能转发业务数据，但是可以进行MAC地址表的学习 FORWARDING ---转发状态---即能转发业务数据，也可以进行MAC地址表的学习 3.修改了配置BPDU报文中一些参数 P/A 机制---相当于是RSTP收敛速度的优化措施，本质是将已经选择出角色的端口（指定端口）直接进入转发状态，不需要等待生成树的计时器 同步状态是为了保证自身后面的交换网络漫游临时环路。 4.加快了生成树的失效判断时间--在STP中该时间为MAX AGE默认 20s，在RSTP中将其优化为3个周期时间（2s） 5.快速收敛机制---总结 1.根端口和指定端口的快速切换---本质是设计了两个新端口角色，省去了重新选举的时间 2.P/A机制 3.边缘端口 [Huawei-GigabitEthernet0/0/3]stp edged-port enable ----作用让连接PC的端口直接进入转发状态 [Huawei-GigabitEthernet0/0/3]stp bpdu-filter enable ----相当于过滤该接口的bpdu [Huawei]stp bpdu-protection ---BPDU保护---如果边缘接口收到配置BPDU将直接变成普通端口进行角色选举 6.拓扑结构发生变化的处理机制---RSTP如果发生拓扑变更将直接发生TC置为1的RST-BPDU直接让其他设备将MAC地址表老化时间改为15S。 MSTP ---多生成树协议 改进点1.考虑了VLAN，MSTP生成树提出了实例的概念(instance ）Instance的取值范围----0-4094 0---默认情况下所以VLAN都属于实例0 同时MSTP还提出了域的概念（region）---单域MSTP交换网络 1.域名必须相同---region name必须一样 2.必须具备相同的修订等级--revision level 3.相同的VLAN和实例映射关系 MSTP 配置： 1.配置VLAN [Huawei]vlan batch 1 to 10 [Huawei-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk [Huawei-GigabitEthernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan 1 to 10 [Huawei]stp enable [Huawei]stp mode mstp [Huawei-mst-region]region-name aa -配置MSTP域名称 [Huawei-mst-region]revision-level 1 --修改修订等级，可以不修改 [Huawei-mst-region]instance 1 vlan 1 to 5 [Huawei-mst-region]instance 2 vlan 6 to 10 --配置VLAN和实例映射关系 [Huawei-mst-region]active region-configuration ---必须激活配置 修改 MSTP 实例优先级 [Huawei]stp instance 1 root secondary -- 链路聚合 VRRP 根端口只看接口收到的配置的 BPDU 的情况，指定端口只看发送BPDU 的情况。 配置BPDU--用来STP做角色选举的BPDU，初始情况下交换机没有根的情况下，所有交换机会先把自己当作根设备去发生配置BPDU--之后比对其中的参数，选择唯一的树根。选择出树根之后，只有根设备会每2秒发生配置 BPDU用来设备保活，之后其他设备只转发根设备M发送的配置BPDU。