STP(生成树协议讲解)
STP 生成树协议配置
STP 生成树协议配置协议名称：STP 生成树协议配置一、背景介绍STP（Spanning Tree Protocol）生成树协议是用于在网络拓扑中消除环路的一种协议。
通过选择一条最佳路径，STP可以防止数据包在网络中无限循环。
本协议旨在提供详细的配置步骤和参数设置，以确保网络中的生成树协议正常运行。
二、配置步骤1. 网络拓扑规划在进行STP生成树协议配置之前，需要对网络拓扑进行规划。
确保网络中的交换机和链路连接符合设计要求，避免环路的出现。
2. 选择生成树根桥根据网络拓扑规划，选择一台交换机作为生成树的根桥（Root Bridge）。
根桥将成为生成树拓扑中的根节点，负责转发数据包。
3. 确定生成树根端口在每台交换机上，根据连接到根桥的链路的优先级和MAC地址，确定生成树根端口（Root Port）。
生成树根端口是指与根桥相连的端口，用于接收根桥发送的生成树信息。
4. 配置生成树桥优先级在每台交换机上，设置生成树桥优先级（Bridge Priority）。
生成树桥优先级决定了生成树中各个交换机的地位和角色。
优先级越低，地位越高。
5. 配置生成树端口优先级在每台交换机上，设置生成树端口优先级（Port Priority）。
生成树端口优先级决定了连接到交换机的各个端口在生成树中的地位和角色。
优先级越低，地位越高。
6. 启用生成树协议在每台交换机上，启用生成树协议。
根据交换机的型号和操作系统，可以使用命令行界面或图形用户界面进行配置。
7. 监控生成树状态配置完成后，定期监控生成树的状态。
可以通过交换机的管理界面或命令行界面查看生成树的拓扑结构、端口状态等信息。
三、配置参数设置1. 生成树根桥配置参数- 根桥优先级：设置根桥的优先级，范围为0-61440，默认值为32768。
- 根桥MAC地址：根据网络拓扑规划，设置根桥的MAC地址。
2. 生成树端口配置参数- 端口优先级：设置端口的优先级，范围为0-240，默认值为128。
STP(生成树协议讲解)
Alternate端口：端口的配置BPDU 在其所属链路上不是最优的，且端 口不是根端口
端口角色确定过程
SWA BID=0.MACA
100M Path cost = 200
1 Gig Path Cost = 20
2 Gig 聚合 Path cost = 18
– 桥优先级：高16位 (0~65535,默认32768) – 优先级（16bit） = 4Bit 桥优先级 + 12Bit 扩展系统ID – MAC地址：低48位
桥优先级
2字节
桥ID
桥MAC地址
6字节
路径开销（Path Cost）
路径开销用于衡量桥与桥之间路径 的优劣
STP中每条链路都具有开销值
SWC BID=32768.MACC
端口角色确定过程（续）
SWA BID=0.MACA
我是根桥 RPC=0
SWA是根桥 RPC=38
RPC=38
RPC=18
SWA是根桥 RPC=18
SWB BID=8192.MACB
SWA是根桥 RPC=218
SWC BID=32768.MACC
RPC=218
SWD BID=4096.MACD
端口角色确定过程（续）
SWA BID=0.MACA
SWB BID=8192.MACB
Root ID =0.MACA RPC=18
SWC BID=32768.MACC
SWD BID=4096.MACD
端口角色确定过程（续）
SWA BID=0.MACA
我是根桥 RPC=0
SWA是根桥 RPC=38
RPC=38
stp生成树协议的原理和应用
Stp生成树协议的原理和应用1. 概述STP（Spanning Tree Protocol）是一种用于构建和维护割除冗余链路的树状拓扑结构的链路层协议。
它能够避免网络环路以及广播风暴的发生，确保数据在网络中的可靠传输。
2. 原理STP的原理基于以下几个关键概念：2.1 网桥(Bridge)网桥是连接不同网络的设备，它有多个网口用于接收和转发数据帧。
2.2 网桥标识(Bridge Identifier)每个网桥都有一个唯一的标识，用于在网络中区分不同的网桥。
网桥标识由优先级和MAC地址组成。
2.3 端口状态每个网桥端口都有不同的状态，包括： - Disabled（禁用）：端口不参与生成树计算。
- Blocking（阻塞）：端口不转发数据帧，只接收配置和STP BPDU （Bridge Protocol Data Units）帧。
- Listening（监听）：端口仅接收配置和STP BPDU帧。
- Learning（学习）：端口接收和转发数据帧，并学习源MAC地址。
- Forwarding（转发）：端口接收和转发所有数据帧。
2.4 根桥(Root Bridge)生成树中的起始点，用于确定整个网络的拓扑结构。
根桥的网桥标识具有最小优先级。
2.5 生成树生成树是一种无环的树状拓扑结构，其中只有一条路径可用于发送数据帧。
其它路径被阻塞以避免网络环路的发生。
生成树的构建是通过选择根桥和确定端口状态来实现的。
2.6 BPDU帧BPDU帧是STP协议使用的消息格式，用于实现生成树的构建和维护。
BPDU 帧包含了网桥标识、优先级、路径代价等信息。
3. 应用STP协议在网络中的应用主要有以下几个方面：3.1 网络环路的割除在复杂的网络中，往往存在多条路径连接不同的网桥。
如果没有STP协议进行环路割除，数据帧可能会在环路中不断转发，导致广播风暴和网络拥塞。
STP协议通过选择一条最短路径，将其它路径阻塞，确保网络中不存在环路。
STP技术详解(生成树协议)
为了提高可靠性，交换机之间会通过多条链路相连，从而避免单点故障。
•但同时会带来一些灾难性的环路问题。
•••二层网络设计需求和问题：STP••••环路问题：•消除环路通过阻断冗余链路来消除网络中可能存在的环路。
链路备份当活动路径发生故障时，激活备份链路，及时恢复网络连通性。
••STP ：Spanning Tree Protocol ，生成树协议，提供两大功能：STP操作：通过构造一棵树来消除交换网络中的环路。
•使用组播-01-80-C2-00-00-00•••BPDU ：Bridge Protocol Data Unit －桥协议数据单元，STP 工作协议•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。
○发送周期为Hello Time。
○老化时间为Max Age。
○配置BPDU ：•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。
○拓扑变更通告BPDU-TCN BPDU•BPDU 类型：BPDU 字段详解：••••••••BID 最小的成为根桥（先比较优先级，再比较MAC ）•STP 选举过程：•STP选举案例：••••••••••STP端口状态：Hello2s，根桥发送BPDU 的间隔Forward Delay 15s ，监听和学习的持续时间Max Age 20s ，保持阻塞的最大时间（没有收到BPDU ）••STP 的计时器：•STP端口转换：••STP拓扑变化：•••检测到拓扑改变的交换机通过根端口向根桥发送TCN ，上游交换机收到TCN 后回应TCA ，让后下游交换机停止发送TCN ，再通过根端口发送TCN 直到根桥收到，根桥通过指定端口发送TC 通知所有下游交换机把MAC 地址表记录老化时间从300秒变为15秒•stp mode { mstp | stp | rstp }配置STP 模式，缺省为MSTP stp priority 4096配置优先级值，0~61440，步长为4096stp root primary/secondary自动修改优先级，指定主/备根桥stp pathcost-standard { dot1d-1998 | dot1t | legacy }配置路径开销值的标准开销标准：legacy ：cost =1～200000•802.1d标准：cost =1～65535•802.1t标准：cost =1～200000000，默认•stp cost 10修改STP 开销display stp 【brief 】显示STP配置信息和参数•STP配置：•建议指定企业内配置高、性能好的交换机为根桥。
生成树协议（STP）概述及工作原理
⽣成树协议（STP）概述及⼯作原理
1、交换⽹络环路的产⽣
⼴播风暴的形成
多帧复制
MAC地址表混乱
2、STP——Spanning Tree Protocol（⽣成树协议）
逻辑上断开环路，防⽌⼴播风暴的产⽣
当线路故障，阻塞接⼝被激活，恢复通信，起备份线路的作⽤
3、STP⼯作原理
3.1 ⽣成树的算法：1.选择根⽹桥（Root Bridge）；2.选择根端⼝（Root Ports）；3.选择指定端⼝（Designated Ports） 3.2 ⽹桥ID（BID）
⽹桥ID是唯⼀的
选择交换⽹络中⽹桥ID最⼩的交换机成为根⽹桥
取值范围：0~65535
缺省值：32768
3.3 选择根端⼝的依据
到根⽹桥最低的根路径成本
直连的⽹桥ID最⼩
端⼝ID最⼩
3.4 端⼝ID
取值范围：0~255
缺省值：128
3.5 .1在⾮根⽹桥上，选择⼀个根端⼝
离根⽹桥最近的⼀个端⼝
3.5.2 根桥上的端⼝全是指定端⼝
3.5.3在每个⽹段上，选择1个指定端⼝
3.5.4 ⾮根桥上的指定端⼝，选择顺序
根路径成本较低
所在的交换机的⽹桥ID的值较⼩
端⼝ID的值较⼩
既不是根端⼝，也不是指定端⼝，STP将这个端⼝阻塞（Block）
3.6 STP端⼝状态
延迟：阻塞——（20s）——>倾听——（15s）——>学习——（15s）——>转发。
生成树协议(STP)介绍
生成树协议（Spanning Tree Protocol）目录1. STP（802.1D） (2)1.1 STP的基本概念 (2)1.2 BPDU格式及字段说明 (3)1.3 STP的端口状态及其迁移关系 (4)1.4 拓扑改变机制 (4)1.5 生成树运行过程 (6)2. RSTP（802.1W） (14)2.1 RSTP的端口角色和端口状态 (14)2.2 Proposal/Agreement Sequence (15)2.3 RSTP运行过程 (16)2.4 RSTP与STP的兼容性 (19)3. MSTP（802.1S） (21)3.1 MST区域、MST区域配置和区域边界 (22)3.2 MST实例和IST实例 (23)3.3 MST区域内部的运行和区域间的运行 (25)3.4 Hop Count和Boundary Ports (26)3.5 迁移策略 (27)4．总结 (27)5．参考文档 (27)摘要：本文档较为全面的阐述了生成树和快速生成树协议的基本概念和参数，对比了生成树和快速生成树在端口角色，拓扑改变的检测和通知机制，收敛的过程等，并通过实际使用交换机来分析生成树和快速生成树的运行过程。
对生成树和VLAN的关系作了简单的说明，并对多生成树协议的主要概念进行了简要的说明。
关键词：生成树（STP），拓扑改变（Top Change），快速生成树（RSTP），多生成树（MSTP），区域（Region），实例（Instance）1. STP（802.1D）生成树协议是一种二层管理协议，它通过有选择性地阻塞网络冗余链路来达到消除网络二层环路的目的，同时具备链路的备份功能。
生成树协议的基本思想是通过构造一棵自然树的方法达到裁剪冗余环路的目的，同时实现链路备份和路径最优化。
用于构造这棵树的算法叫做生成树算法SPA（Spanning Tree Algorithm）。
1.1 STP的基本概念桥ID（Bridge Identifier）：桥ID是桥的优先级（Bridge Priority）和其MAC地址的综合数值，其中桥的优先级（Bridge Priority）是一个可以设定的参数。
STP 生成树协议配置
STP 生成树协议配置协议名称：STP（生成树协议）配置一、背景生成树协议（Spanning Tree Protocol，简称STP）是一种用于构建冗余网络拓扑的协议，它通过自动选择一个主干路径，将冗余路径阻塞，从而确保网络中不存在环路，提高网络的可靠性和稳定性。
本协议旨在详细描述STP的配置过程，以确保网络管理员能够正确配置和管理STP。
二、配置步骤1. 确认网络拓扑在配置STP之前，需要对网络拓扑进行全面了解和确认。
包括网络设备的类型、数量、连接方式等信息。
2. 选择根桥根桥是生成树协议中的核心设备，它是整个网络的根节点。
根据网络拓扑，选择一个合适的设备作为根桥，并将其配置为根桥。
3. 配置桥优先级在生成树协议中，每个设备都有一个桥优先级，优先级越低，设备被选为根桥的可能性越大。
根据网络需求，配置各个设备的桥优先级。
4. 配置端口优先级每个设备的端口也有一个优先级，优先级越低，设备被选为根桥上的端口的可能性越大。
根据网络需求，配置各个设备的端口优先级。
5. 配置端口类型STP支持多种端口类型，包括指定端口、非指定端口和根端口。
根据网络需求，将各个端口配置为相应的类型。
6. 配置端口成本STP通过端口成本来选择最佳路径，成本越低，路径被选中的可能性越大。
根据网络需求，配置各个端口的成本。
7. 配置端口状态STP中的端口有三种状态：阻塞、学习和转发。
根据网络需求，配置各个端口的初始状态。
8. 验证配置在完成以上配置后，需要验证STP的配置是否生效。
可以通过查看设备的状态和日志信息，确认生成树协议的运行情况。
9. 监控和维护配置完成后，需要定期监控网络的运行状态，及时处理异常情况。
同时，根据网络的变化，进行必要的维护和调整。
三、注意事项1. 配置STP时，需谨慎操作，确保网络的稳定性和可靠性。
2. 在配置STP之前，务必对网络拓扑进行全面了解和确认。
3. 配置过程中，应根据网络需求和实际情况，合理选择各个参数的取值。
STP协议解析生成树协议的工作原理
STP协议解析生成树协议的工作原理生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）是一种用于网络交换机之间建立冗余链路的协议，它的作用是确保网络中不存在环路，以提高网络的可靠性和稳定性。
本文将对STP协议进行解析，并介绍其工作原理。
一、STP协议简介STP协议是由IEEE 802.1D标准定义的一种链路层协议，用于在网络交换机之间建立一个逻辑上无环路的生成树（Spanning Tree），通过将某些端口设为阻塞状态来消除冗余链路，从而避免广播风暴和数据包的循环转发。
二、STP协议的工作原理1. 桥ID和优先级STP协议中，每个交换机都有一个唯一的Bridge ID（桥ID）用于标识自己，桥ID由优先级和MAC地址组成。
优先级取值范围为0~65535，MAC地址为交换机的物理地址。
生成树的根交换机拥有最小的桥ID。
2. 选举根交换机在网络中，首先进行根交换机的选举。
每个交换机发送BPDU （Bridge Protocol Data Unit）消息，其中包含了自己的桥ID和路径代价（Path Cost）。
路径代价是指从发送BPDU的交换机到根交换机的总路径长度，路径长度越短，路径代价越小。
接收到BPDU的交换机会与自己的桥ID进行比较，如果接收到的BPDU的桥ID更小或者路径代价更小，则将接收到的BPDU继续发送给其他交换机。
3. 生成树计算生成树计算阶段，交换机通过比较收到的BPDU中的桥ID和路径代价来确定到达根交换机的最佳路径，将其端口状态设置为指定端口（Designated Port），用于与其他交换机进行通信。
同时，选举出的根交换机的端口也设置为指定端口。
如果有多条路径具有相同的最小路径代价，则选择桥ID较小的那个路径。
4. 阻塞冗余链路生成树计算完成后，除了根交换机和指定端口以外的所有其他端口都将被设置为阻塞状态（Blocking State），这样就实现了环路的消除。
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Physical Segment E
Physical Segment B
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目录
STP介绍 STP基本概念 STP计算过程 STP端口状态 STP拓扑改变处理过程 STP协议的不足
网桥通过交互配臵BPDU获取STP计算所需 要的参数 配臵BPDU基于二层组播方式发送，目的地 址为01-80-C2-00-00-00
配臵BPDU由根桥周期发出，发送周期为 Hello Time。
配臵BPDU老化时间为Max Age。
Root SWA 配臵BPDU SWB 配臵BPDU SWC
STP
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引入
局域网中通常会存在冗余链路。需要一种方法阻塞冗 余链路，消除路径环路，并且在必要时将冗余链路自 动切换为转发状态，恢复网络的连通性。 生成树协议就可以实现这样的功能。生成树协议包括 STP、RSTP、MSTP等。 本章对STP的工作原理进行详细介绍。
1 SWA
目的MAC地址 00-0D-56-BF-88-10 00-0D-56-BF-88-20 ..... .....
目的端口 E0/2 E0/3 ..... .....
E0/2
E0/3 2 E0/5
3
E0/6 PCB
00-0D-56-BF-88-20
目的MAC地址 00-0D-56-BF-88-10 00-0D-56-BF-88-20 ..... .....
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课程目标
学习完本课程，您应该能够：
了解STP消除环路的思想 掌握STP的基本概念 掌握STP计算过程 掌握STP的端口状态 掌握STP拓扑改变处理过程 了解STP的不足
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Page5 Page 5
交换机学习MAC地址表回顾
PCA
00-0D-56-BF-88-10
1
SWA
目的MAC地址 00-0D-56-BF-88-10 ..... .....
目的端口 E0/2 ..... .....
E0/2
E0/3 2 E0/5 3 E0/6 PCB
00-0D-56-BF-88-20
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根桥选举过程（续）
SWA BID=0.MACA
Root ID =0.MACA
SWB BID=8192.MACB
SWC BID=32768.MACC
Root ID =0.MACA
SWD BID=4096.MACD HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
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根桥选举过程
寻找最小桥ID
我是根桥
SWA BID=0.MACA
我是根桥
我是根桥
SWB BID=8192.MACB
SWC BID=32768.MACC
我是根桥
SWD BID=4096.MACD
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配臵BPDU格式
DMA SMA L/T LLC Header
Payload
DMA:目的MAC地址
Parameters
Protocol ID Protocol Version ID BPDU Type Flags Root ID Root Path Cost Bridge ID Port ID Message Age Max Age Hello Time Forward Delay
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Page 8
STP消除环路的思想
将网络拓扑修剪为树形
选择树根节点
确定最短路径 阻塞冗余链路
ROOT
Physical Segment D
Physical Segment C
Physical Segment A
Page 14
私有标准
200,000 2,000 1,800 1,600 1,400 200 180 160 140 20 18 16 14 2 1 1 1
100Mbps
1000Mbps
10Gbps
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配臵BPDU
桥ID
桥优先级
2字节
桥MAC地址
6字节
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路径开销（Path Cost）
路径开销用于衡量桥与桥之间路径的优劣
STP中每条链路都具有开销值 路径开销等于路径上全部链路开销之和
SWA
1Gig Cost 20 100M SWB
Hale Waihona Puke Alternate端口 SWC
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桥ID
桥ID用于在STP中唯一的标识一个桥，桥ID由 两部分组成，长度为8个字节
桥优先级：高16位 (0~65535,默认32768) 优先级（16bit） = 4Bit 桥优先级 + 12Bit 扩展系统ID MAC地址：低48位
SWB BID=8192.MACB
1 Gig
SWC BID=32768.MACC
100M
Path Cost = 20
Path cost = 200
SWD BID=4096.MACD
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计算方法
配臵BPDU处理
Byte
SMA:源MAC地址
L/T:帧长
2
1 1 1
LLC Header:配臵消息 固定的链路头
Payload: BPDU数据
｝
8 8 2 2 2 2 2
4
STP 优先级向量
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目录
STP介绍 STP基本概念 STP计算过程 STP端口状态 STP拓扑改变处理过程 STP协议的不足
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1Gig
Cost 200
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SWC
链路开销标准
链路速率
0 10Mbps Single Port Aggregated Link 2 Ports Aggregated Link 3 Ports Aggregated Link 4 Ports Single Port Aggregated Link 2 Ports Aggregated Link 3 Ports Aggregated Link 4 Ports Single Port Aggregated Link 2 Ports Aggregated Link 3 Ports Aggregated Link 4 Ports Single Port Aggregated Link 2 Ports Aggregated Link 3 Ports Aggregated Link 4 Ports
目的MAC地址 00-0D-56-BF-88-10 ..... .....
目的端口 E0/5 ..... .....
SWB
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环路引起的问题之二 —— MAC地址表不稳定
PCA SWA
00-0D-56-BF-88-10
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根桥选举过程（续）
SWA BID=0.MACA
SWA是根桥
SWA是根桥 我是根桥
SWB BID=8192.MACB
SWC BID=32768.MACC
我是根桥
SWD BID=4096.MACD
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双工状态
802.1D-1998
65535 100 100 100 100 19 19 19 19 4 4 4 4 2 2 2 2
802.1t
200,000,000 2,000,000 1,000,000 666,666 500,000 200,000 100,000 66,666 50,000 20,000 10,000 6,666 5,000 2,000 1,000 666 500
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根桥选举结果
SWA BID=0.MACA
SWA是根桥 SWA是根桥 我是根桥
SWB BID=8192.MACB
SWC BID=32768.MACC