生成树协议原理与配置
STP协议原理及配置
STP协议原理及配置STP协议原理及配置一、STP概述 STP（生成树协议）是一个二层管理协议。
在一个扩展的局域网中参与STP的所有交换机之间通过交换桥协议数据单元bpdu（bridge protocol data unit）来实现；为稳定的生成树拓扑结构选择一个根桥；为每个交换网段选择一台指定交换机；将冗余路径上的交换机置为blocking，来消除网络中的环路。
IEEE 802.1d是最早关于STP的标准，它提供了网络的动态冗余切换机制。
STP使您能在网络设计中部署备份线路，并且保证： * 在主线路正常工作时，备份线路是关闭的。
* 当主线路出现故障时自动使能备份线路，切换数据流。
rSTP（rapid spanning tree protocol）是STP的扩展，其主要特点是增加了端口状态快速切换的机制，能够实现网络拓扑的快速转换。
1.1 设置STP模式 使用命令config spanning-tree mode可以设置STP模式为802.1d STP或者802.1w rSTP. 1.2 配置STP 交换机中默认存在一个default STP域。
多域STP是扩展的802.1d，它允许在同一台交换设备上同时存在多个STP域，各个STP域都按照802.1d运行，各域之间互不影响。
它提供了一种能够更为灵活和稳定网络环境，基本实现在vlan中计算生成树。
1.2.1 创建或删除STP 利用命令create STPd和delete STPd可以创建或删除STP. 缺省的default STP域不能手工创建和删除。
1.2.2 使能或关闭STP 交换机中STP缺省状态是关闭的。
利用命令config STPd可以使能或关闭STP. 1.2.3 使能或关闭指定STP的端口 交换机中所有端口默认都是参与STP计算的。
使用命令config STPd port可以使能或关闭指定的ST P端口。
1.2.4 配置STP的参数 运行某个指定STP的STP协议后，可以根据具体的网络结构调整该STP的一些参数。
生成树协议原理
生成树协议原理生成树协议是一种基于链路层的协议，它通常在以太网交换机上实现，用于管理以太网局域网中的网络拓扑。
生成树协议的工作原理是通过使用一个根桥（Root Bridge）和多个非根桥（Non-Root Bridge）来建立一颗树状结构，以确保网络中没有环路存在。
生成树协议的核心算法是通过一种称为生成树算法（Spanning Tree Algorithm）来找到从根桥到每个非根桥的最短路径，从而构建一颗最小生成树。
最小生成树是一种能够连接所有节点并且没有环路的树状结构，它是生成树协议的基础，用于确定网络中数据包的传输路径。
生成树协议的工作流程包括以下几个关键步骤：1. 选择根桥：在网络中通过比较桥（Bridge）的优先级和MAC地址来确定根桥，根桥是生成树中的根节点，所有数据包都将通过根桥进行转发。
2. 计算生成树：每个非根桥通过生成树算法计算到根桥的最短路径，确定自己在生成树中的位置，并将该信息传播到整个网络中。
3. 确定端口状态：每个桥根据生成树信息确定哪些端口可以用于数据包的传输，哪些端口需要阻断以避免环路的产生。
4. 更新生成树：在网络拓扑发生变化时，生成树协议会重新计算生成树，并更新每个桥的状态，重新确定最佳路径。
5. 数据包转发：根据生成树确定的路径，数据包会被从源地址传输到目的地址，通过生成树结构保证数据包的正常传输。
生成树协议的优点是可以有效避免数据包在网络中的循环传输，提升网络通信的稳定性和可靠性。
生成树协议能够自动适应网络拓扑的变化，快速重新计算生成树，并重新确定最佳传输路径，从而保证网络快速恢复到正常状态。
然而，生成树协议也存在一些局限性。
生成树协议在网络中设置大量的桥和端口时，会造成网络拓扑复杂，生成树的计算和更新会消耗大量的网络资源。
此外，生成树协议需要在所有交换机上进行配置和管理，当网络规模较大时，配置和管理网络可能会变得困难。
为了解决生成树协议的一些局限性，IEEE制定了一系列的生成树协议标准，包括802.1D、802.1w和802.1s等。
生成树协议STP 实验报告
实验三生成树协议STP1、项目目的理解生成树协议STP的原理及配置。
2、项目描述在网络建设中，为了提高网络的可靠性，网络管理员用两条链路将交换机互连，现要在交换机上做适当配置，使网络避免环路。
本项目以两台3560交换机为例，两台交换机分别命名为：SwitchASwitchB。
PC0和PC1在同一个网段，假设IP地址分别为：192.168.1.1 ，192.168.1.2 ，子网掩码为：255.255.255.03、实现功能使网络在有冗余链路的情况下避免环路的产生，避免广播风暴等。
4、项目拓扑生成树如图所示。
5、项目设备思科3560交换机（2台）、PC机（2台）。
6、项目步骤（1）在SwitchA查看生成树情况，用show spanning-tree brief命名输出。
（2）在SwitchB查看生成树情况，用show spanning-tree brief命名输出。
验证测试：在SwitchA上的Fa0/24端口处于BLK状态，分析原因？（3）修改SwitchA的BID优先级，让SwitchA成为Root Bridge。
设置交换机SwitchAr优先级为4096，数值最小的交换机为根交换机（也称根桥）交换机SwitchBr优先级采用默认优先级（32768），因此SwitchA将成为根交换机。
SwitchA(config)#spanning-tree vlan 1 priority 4096（4）在SwitchA上查看show spanning-tree 命名输出结果。
（5）在SwitchB上查看show spanning-tree 命名输出结果。
验证测试：在SwitchB上的Fa0/23端口处于BLK状态，分析原因？（6）如果将SwitchB的Fa0/23和Fa0/24的状态调换过来，可能通过修改什么参数来实现？可以在SwitchA降低接口优先级来实现。
SwitchA(config)#int fa0/24SwitchA(config-if)#spanning-tree vlan 1 port-priority 112（7）修改后，在SwitchA查看show spanning-tree 命名输出结果。
生成树_配置_实验报告
一、实验目的1. 理解生成树协议（STP）的基本原理和工作机制；2. 掌握生成树协议的配置方法；3. 通过实验验证生成树协议在网络中的实际应用效果。
二、实验环境1. 实验设备：两台华为S5700交换机、两台PC机；2. 实验软件：华为网络设备仿真软件；3. 实验拓扑：两台交换机通过一条物理链路连接，两台PC机分别连接到两台交换机上。
三、实验原理生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）是一种用于在网络中消除环路并实现冗余链路备份的协议。
当网络中出现环路时，STP会阻塞部分端口，形成一个没有环路的树形结构，确保网络的高可用性和容错能力。
STP通过交换机之间的BPDU（Bridge Protocol Data Unit）报文进行信息交互，选举根网桥，并确定每个交换机的根端口和指定端口。
根端口是连接到根网桥的端口，指定端口是连接到同一VLAN且路径最短的端口。
其余端口被阻塞，不参与数据转发。
四、实验步骤1. 配置交换机名称和密码；2. 配置交换机接口；3. 配置VLAN；4. 配置STP；5. 验证STP配置效果。
五、实验过程1. 配置交换机名称和密码```bashS1>display versionS1>sysname S1S1>display versionS1>enableS1#configure terminalS1(config)#username admin password simple 123456 S1(config)#exit```2. 配置交换机接口```bashS1>display ip interface briefS1#interface GigabitEthernet0/0/1S1(config-if)#ip address 192.168.1.1 24S1(config-if)#exitS1#interface GigabitEthernet0/0/2S1(config-if)#ip address 192.168.1.2 24S1(config-if)#exit```3. 配置VLAN```bashS1>display vlanS1#vlan 10S1(config-vlan)#name VLAN10S1(config-vlan)#exitS1#interface GigabitEthernet0/0/1S1(config-if)#port link-type access S1(config-if)#port default vlan 10 S1(config-if)#exitS1#interface GigabitEthernet0/0/2S1(config-if)#port link-type access S1(config-if)#port default vlan 10 S1(config-if)#exit```4. 配置STP```bashS1>display stpS1#stpmode stpS1>display stpS1#interface GigabitEthernet0/0/1S1(config-if)#port link-type access S1(config-if)#port default vlan 10 S1(config-if)#exitS1#interface GigabitEthernet0/0/2S1(config-if)#port link-type access S1(config-if)#port default vlan 10S1(config-if)#exit```5. 验证STP配置效果```bashS1>display stpS1>display stp interface GigabitEthernet0/0/1S1>display stp interface GigabitEthernet0/0/2S1>ping 192.168.1.2```六、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，成功配置了生成树协议，并验证了STP在网络中的实际应用效果。
实验五：生成树协议
一、生成树协议（STP，Spanning Tree Protocol）STP的主要任务是阻止在第2层网络（网桥或交换机）上产生网络环路。
它警惕地监视着网络中的所有链路，通过关闭任何冗余的接口来确保在网络中不会产生环路。
STP采用生成树算法（STA），它首先创建一个拓扑数据库，然后搜索并破坏掉冗余的链路。
运行STA算法之后，帧就只能被转发到保险的有STP挑选出来的链路上。
生成树协议目前常见的版本有STP（生成树协议IEEE802.1d）、RSTP(快速生成树协议IEEE802.1w)、MSTP（多生成树协议IEEE802.1s）。
注：STP是第2层协议，用来维护一个无环路的交换式网络。
生成树术语：根桥（Root brigde）：根桥是桥ID最低的网桥。
对于STP来说，关键的问题是为网络中所有的交换机推选一个根桥，并让根桥成为网络中的焦点。
在网络中，所有其他的决定-比如哪一个端口要被阻塞，哪一个端口要被置为转发模式-都是根据根桥来判断来做出选择的。
BPDU（桥协议数据单元）：所有交换机之间都交换信息，并利用这些信息来选出根交换机，也根据这些信息来进行网络的后续配置。
每台交换机都对桥协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit）中的参数进行比较，它们将BPDU传送给某个邻居，并在其中放如入它们从其他邻居那里收到的BPDU。
桥ID（Bridge ID）：STP利用桥ID来跟踪网络中的所有交换机。
桥ID是由桥优先级（在所有Cisco交换机上，默认的优先级为32768）和MAC地址的组合来决定的。
非根桥（Nonroot bridge）：除了根桥外，其他所有的网桥都是非根桥。
它们相互之间都交换BPDU，并在所有交换机上更新STP拓扑数据库，以防止环路并对链路失效采用补救措施。
端口开销（Port cost）：当两台交换机之间有多条链路且都不是根端口时，就根据端口开销来决定最佳路径，链路的开销取决于链路的带宽。
十一、STP（生成树协议）
⼗⼀、STP（⽣成树协议）⼀、STP（⽣成树协议）运⾏在交换机上防⽌交换机换路的技术 为了提⾼⽹络可靠性，交换⽹络中通常会使⽤冗余链路。
然⽽，冗余链路会给交换⽹络带来环路风险，并导致⼴播风暴以及MAC地址表不稳定等问题，进⽽会影响到⽤户的通信质量。
⽣成树协议STP（Spanning Tree Protocol）可以在提⾼可靠性的同时⼜能避免环路带来的各种问题。
⼆、环路引起的问题交换机之间通过多条链路互连时，虽然能够提升⽹络可靠性，但同时也会带来环路的问题。
1、环路会引起⼴播风暴⽹络中的主机会受到重复的数据，造成⽹络堵塞和卡顿。
通过实验体验⼀下环路带来的影响实验：因为华为路由器默认⾃动开启了stp功能，我们做这实验时先把交换机的stp功能关闭。
stp disable 所有交换机都这样关闭（因为华为交换机默认都开启STP）[LSW6]stp disable[LSW7]stp disable[LSW8]stp disable我们配置 pc9的ip地址为192.168.1.2/24⽤PC ping 192.168.1.3，触发⼀个⼴播包，并抓包ping测后发现⼀直在发⼴播包，已经形成⼴播风暴了当我们再次开启stp后抓包，stp enable2、环路相起MAC地址表震荡三、STP作⽤和本作原理 1、STP的作⽤，通过运⾏STP的算法，阻塞特定的接⼝实现冗余⽆环的⽹络。
2、⼯作原理原理：阻塞端⼝（预备端⼝）通过选举阻塞端⼝，来防⽌环路1）STP中的选举步骤和端⼝状态选举步骤： ①、选举ROOT-SW根⽹桥 ②、选举根端⼝RP（root port） ③、选举指定端⼝DP（Designate port） ④、其余的端⼝被Block阻塞 ⑤stp选举时候端⼝状态（15s 到listening，选举就结束了）第⼀步、根桥选举 每⼀台交换机启动stp后，都认为⾃⼰是根桥。
启动stp后在整个⽹络先选出根桥， 通过BID进⾏⽐较（BID由优先级+mac地址组成）先⽐较优先级，在⽐较MAC地址，越⼩越优先。
简述生成树协议的工作过程
简述生成树协议的工作过程一、引言生成树协议是网络中的一种重要协议，它能够有效地避免网络中的环路问题，保证数据在网络中的正常传输。
本文将详细介绍生成树协议的工作过程。
二、生成树协议概述生成树协议是一种链路层协议，用于解决交换机之间的环路问题。
它通过计算生成一棵覆盖整个网络的最小成本树，从而使得数据在网络中只有唯一路径传输，避免了环路问题。
三、生成树协议工作原理1. 建立拓扑结构在生成树协议中，首先需要建立整个网络的拓扑结构。
交换机之间通过链路相连，形成一个网状结构。
为了方便计算最小成本树，需要给每条链路赋予一个权值。
2. 选举根交换机为了确定整棵最小成本树的结构，需要选举出一个交换机作为根节点。
通常情况下，选举规则是选择MAC地址最小的交换机作为根节点。
3. 计算最小成本树选举出根节点后，各个交换机开始计算到达根节点的最短路径，并选择其中代价最小的路径作为自己到根节点的路径。
这个过程称为生成树计算。
4. 剪枝在计算出最小成本树之后，可能会出现一些冗余链路。
为了避免这些链路造成环路问题，需要进行剪枝操作。
具体来说，就是在最小成本树中选择一些边，将它们从图中删除，从而形成一棵无环的生成树。
5. 维护生成树在网络运行过程中，可能会出现链路断开、交换机故障等情况。
如果不及时处理这些问题，可能会导致整个网络瘫痪。
因此，在生成树协议中需要实时监测网络状态，并对发生变化的情况进行处理，以保证整个网络的正常运行。
四、生成树协议的优缺点1. 优点（1）避免环路问题：通过计算最小成本树并剪枝操作，能够有效地避免网络中出现环路问题。
（2）提高网络性能：通过保证数据只有唯一路径传输，能够提高网络传输效率。
（3）简单易用：生成树协议实现简单、易于配置和维护。
2. 缺点（1）容易造成链路拥塞：由于所有数据只能通过一条路径传输，可能会导致某些链路拥塞，从而影响网络性能。
（2）不适用于大型网络：在大型网络中，生成树协议的计算量过大，可能会导致网络延迟增加。
STP实验
实验名称：生成树协议STP(IEEE 802.1d)的配置。 实验目的：理解生成树协议STP的配置及原理。 技术原理： 生成树协议（spanning-tree），作用是在交换网络中提供冗余备份链路， 并解决交换网络中的环路问题。是利用STP（生成树算法），在存在交 换环路的网络中生成一个没有环路的树型网络，运用该算法将交换网络 冗余的备份链路逻辑上断开，当主链路有问题时能自动切换到备份链路， 保证数据的正常转发。 生成树协议的工作过程： 1、选举Bridge ID最小的为根交换机（RootBridge） 2、所有非根交换机选择一条到达根交换机的最短路径 3、所有非根交换机产生一个根端口 4、每个LAN确定指定端口 5、将所有根端口和指定端口设为转发状态 6、将其他端口设为阻塞状态 实现功能： 使网络在有冗余链路的情况下避免环路的产生，避免广播风暴等。 实验设备： S2126G二台，PC二台，直连线四根。
实验拓朴
F0/1 F0/1
F0/5
F0/2
F0/2
1.
2.
3. 4. 5. 6.
7. 8.
交换机1的基本配置。(创建vlan 10,并把端口0/5划分到 vlan 10) 交换机2的基本配置。(创建vlan 10,并把端口0/5划分到 vlan 10) 配置生成树协议 设置交换机的优先级，指定switch1为根交换机 Vlan10的IP(192.168.10.254 255.255.255.0) PC1(192.168.10.1 255.255.255.0) PC2(192.168.10.2 255.255.255.0) 查看switch2的端口1和端口2的状态。 两台PC机互相PING
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图9-23 定义次根网桥
9.4.3 根桥调整
图9-24 新的根网桥与非根网桥
图9-25 交换机A的生成树协议信息
图9-28 修改网桥优先级
9.4.4 多VLAN生成树
多VLAN生成树（Multiple VLAN Spanning Tree ，MST）可以将多个VLAN映射到一个生 成树协议实例下。这一方面大量减少了需要维 护的生成树协议数量，另一方面还可以充分、 合理地利用冗余链路进行负载均衡。 在IEEE 802.1s标准中，描述了多生成树协议 的规范。
9.4 生成树协议调整
9.4.1 加速生成树收敛时间
图9-16 配置快速端
9.4.2 每VLAN生成树（Per Vlan Spanning Tree，PVST）
图9-17 PVST
9.4.3 根桥调整
图9-18 默认情况下的根网桥与非根网桥
图9-19 交换机A的生成树协议信息
9.4.3 根桥调整
2．show spanning-tree blockedports 显示处于阻塞状态的端口
3．show spanning-tree detail 显示生成树详细信息
4．show spanning-tree interface 用于显示生成树中某端口相关状态
5．show spanning-tree vlan 用来显示指定VLAN的生成树内容
网络互连技术——路由、交换与远程访问 （第二版）
主编 张保通 李伟红
中国水利水电出版社
第9章 生成树协议原理与配置
9.1 冗余拓扑结构
图9-1 交换机间冗余拓扑结构
9.1.1 广播风暴
图9-2 交换机间的循环链路
9.1.2 单帧的多次递交
图9-3 单帧的多次递交
9.1.3 桥接表的不稳定
图9-4 桥接表的不稳定性问题
9.2.2 生成树协议术语
1．网桥协议数据单元（ Bridge Protocol Data Unit ， BPDU）
2．网桥号（ Bridge ID） 3．根网桥（ Root bridge ） 4．指定网桥（ Designated bridge ） 5．根端口（ Root port ） 6．指定端口（ Designated port ） 7．非指定端口（ NonDesignated port ）
9.2.2 生成树协议术语
9.2.3 根网桥选举
图9-2 根网桥选举
9.2.4 生成树代价
图9-7 根端口选举
9.2.5 生成树协议操作
图9-8 交换机端口的四种状态
9.2.6 生成Biblioteka 的重新计算图9-9 生成树的重新计算
9.3 生成树协议诊断
1．show spanning-tree 显示生成树协议中交换机及其端口的情况
实验
实验9-1 生成树诊断、调整
实验9-1 生成树诊断、调整
思考与练习
6．show spanning-tree summary 用于显示生成树总结
10.3.1 show spanning-tree
10.3.1 show spanning-tree
10.3.1 show spanning-tree
10.3.1 show spanning-tree
10.3.1 show spanning-tree
9.2 生成树协议（ Spanning Tree Protocol ）概述
9.2.1 生成树协议概述 生成树协议（Spanning Tree Protocol ，STP） 起源于DEC公司的“网桥到网桥”协议。后来， IEEE 802委员会制定了生成树协议的规范 802.1d。
图9-5 生成树协议操作