CCNA-STP生成树协议
STP 生成树协议配置
STP 生成树协议配置协议名称：生成树协议配置一、背景介绍生成树协议（Spanning Tree Protocol，简称STP）是一种网络协议，用于在通过网络交换机构建的拓扑结构中，避免出现环路并确保数据包的无环转发。
本协议旨在提供一种标准的配置方法，用于在网络环境中启用和配置STP。
二、配置要求为了正确配置STP，以下是需要满足的要求：1. 确保网络中的所有交换机都支持STP协议。
2. 确保网络中的所有交换机的STP配置参数一致。
3. 确保STP的根交换机被正确配置，并且具有最低的优先级。
4. 确保所有非根交换机都能够选择正确的根交换机，并且通过正确的端口与根交换机相连。
三、配置步骤以下是配置STP的步骤，按照顺序进行配置：1. 确定网络中的根交换机，并将其优先级设置为最低值（例如，0）。
2. 配置每个非根交换机的优先级，确保它们的优先级高于根交换机。
3. 配置每个交换机的STP模式，可以选择的模式包括STP、RSTP或MSTP。
确保所有交换机的模式一致。
4. 配置每个交换机的端口优先级。
端口优先级用于选择非根交换机的最佳路径。
确保端口优先级在同一交换机上的不同端口之间有适当的差异。
5. 配置每个交换机的端口类型。
端口类型包括根端口、指定端口和非指定端口。
确保每个端口的类型正确配置。
6. 配置每个交换机的端口状态。
端口状态包括禁用、阻塞、学习和转发。
确保每个端口的状态正确配置。
7. 配置每个交换机的端口优先级。
端口优先级用于选择非根交换机的最佳路径。
确保端口优先级在同一交换机上的不同端口之间有适当的差异。
8. 验证配置的正确性。
通过检查交换机之间的链路状态和路径选择，确保STP配置成功。
四、配置示例以下是一个示例配置，供参考：1. 根交换机优先级配置：- Switch(config)# spanning-tree vlan 1 root primary2. 非根交换机优先级配置：- Switch(config)# spanning-tree vlan 1 priority 40963. STP模式配置：- Switch(config)# spanning-tree mode stp4. 端口优先级配置：- Switch(config-if)# spanning-tree port-priority 325. 端口类型配置：- Switch(config-if)# spanning-tree port-type edge6. 端口状态配置：- Switch(config-if)# spanning-tree port-fast7. 验证配置的正确性：- Switch# show spanning-tree五、注意事项在配置STP时，需要注意以下事项：1. 确保网络中的所有交换机都支持STP，并且使用相同版本的STP。
stp生成树协议
stp生成树协议STP生成树协议。
STP（Spanning Tree Protocol）生成树协议是一种用于计算网络中最佳路径的协议，它可以避免网络中出现环路，确保数据在网络中能够正常传输。
在本文中，我们将详细介绍STP生成树协议的原理、工作方式以及应用场景。
STP生成树协议的原理是通过在网络中选择一条主干路径，将其他冗余路径阻塞，从而避免网络中出现环路。
这样可以确保数据在网络中能够按照最佳路径进行传输，提高网络的可靠性和稳定性。
STP生成树协议采用了一种树状结构，将网络中的设备连接在一棵树上，从而形成一个无环的网络拓扑结构。
STP生成树协议的工作方式是通过选举出一台交换机作为根交换机，然后每个非根交换机都选择一条到根交换机的最佳路径，将其他路径阻塞。
当网络中出现链路故障时，STP生成树协议能够自动重新计算最佳路径，确保数据能够继续正常传输。
STP生成树协议的应用场景非常广泛，特别适用于大型企业网络和数据中心网络。
在这些网络中，往往会有大量的交换机和链路，如果不采用STP生成树协议，很容易出现网络中的环路，导致数据传输异常甚至网络瘫痪。
采用STP生成树协议可以有效地避免这些问题，提高网络的可靠性和稳定性。
总的来说，STP生成树协议是一种非常重要的网络协议，它能够帮助我们构建稳定可靠的网络环境。
通过对STP生成树协议的深入了解和合理应用，我们可以更好地管理和维护网络，确保数据能够按照最佳路径进行传输，提高网络的性能和可靠性。
在实际应用中，我们需要根据网络的具体情况来合理配置STP生成树协议，包括选择合适的根交换机、调整链路的优先级等。
只有在合理配置的前提下，STP生成树协议才能发挥最大的作用，确保网络的稳定和可靠运行。
综上所述，STP生成树协议是一种非常重要的网络协议，它能够帮助我们构建稳定可靠的网络环境。
通过合理配置和应用STP生成树协议，我们可以提高网络的性能和可靠性，确保数据能够按照最佳路径进行传输。
【CCNA 10-1】STP生成树
生成树的概念
• STP的操作
1. 每个广播域选择一个根桥 2. 每个非根桥上选择一个根端口 3. 每个段选择一个指定端口
指定端口：具有最低根路径的接口 要考虑的因素： 1 最低的根桥ID 2 最低的根路径代价 3 最低发送者桥ID 4 最低端口ID
DP Designated port RP Root port
RP SW2
DP
ROOT
生成树的概念
• 复杂的多环网络
Broadcast
Server/host
Loop
Loop
Loop
Workstations
生成树的概念
• 采用生成树STP解决环路
• Spanning-Tree Protocol
• 通过将特定的端口选为 Blocking state，来实现无环的拓扑； • IEEE 802.1D 规定了这一行为； • Cisco采用IEEE802.1D的增强的私有协议生成树PVST+;
二层环路
• 广播风暴
Server/host X
Router Y
Segment 1
Switch A
Broadcast
• Host X发送广播帧； • 交换机继续没完没了的更新广播流量；
Switch B Segment 2
二层环路
• 多帧复制
Server/host X
unicast
Router Y
Segment 1
SW2
10BASE-T SW3
10BASE-T
生成树的概念
• STP的操作
1. 每个广播域选择一个根桥 2. 每个非根桥上选择一个根端口
DP Designated port RP Root port
STP协议生成树协议解析与环路消除
STP协议生成树协议解析与环路消除STP（Spanning Tree Protocol）是一种数据链路层协议，用于在拓扑网络中避免环路，并选择最佳路径进行数据传输。
本文将对STP协议的生成树协议解析与环路消除进行详细讨论。
一、STP协议概述STP协议是由IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）的802.1D标准定义的一种网络协议。
它的主要目标是解决网桥（Bridge）或交换机（Switch）之间连接成环路时可能产生的问题，如广播风暴。
二、STP协议工作原理STP协议通过选择一个交换机作为根交换机（Root Switch），该交换机将成为生成树的根节点。
其他交换机通过发送BPDU（Bridge Protocol Data Unit）消息进行选举，选择一个具有最短路径通向根交换机的端口。
三、STP协议过程1. 交换机启动时，所有端口处于指定状态（Discarding State），不进行数据转发。
2. 通过BPDU消息交换，交换机进行选举，选择一个交换机作为根交换机。
3. 根交换机将所有端口置为指定状态，而其他交换机选择一条通向根交换机的端口，将其置为指定状态，形成生成树。
4. 生成树上的端口处于指定状态，可以进行数据转发，非生成树上的端口处于指定状态，不进行数据转发。
四、环路消除由于STP协议允许存在备份链路，可能会导致网络中出现多条路径，从而产生环路。
为了消除环路，STP协议会选择将某些端口置于阻塞状态（Blocking State），不进行数据转发。
1. 链路开销优先级STP协议将每个端口的优先级称为链路开销。
端口开销越小，选举时优先级越高。
默认情况下，端口开销为100。
2. 选举根交换机交换机通过发送BPDU消息进行选举根交换机。
BPDU消息包含根交换机的优先级和MAC地址信息，每个交换机收到BPDU消息后比较优先级和MAC地址，选择优先级较低的交换机作为根交换机。
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。
CCNA新版PPT第10章层2交换技术(STP)
每个非根桥上都会选举一个根端口， 用于连接根桥。根端口具有最低的路 径开销，并且位于树的拓扑结构中。
端口状态
禁用状态
当端口未启用或STP未运行时，端口处于禁用状态。此时 ，端口不会转发任何数据帧。
监听状态
当端口确定自己不是根端口时，它会进入监听状态。在此 状态下，端口开始转发数据帧，但仍然监听BPDU以检测 环路。
设置端口优先级
为交换机端口配置优先级值，影响STP的决策过程。
调整路径开销
根据网络实际情况，调整端口路径开销，以优化STP的路径选择。
配置STP的端口类型
配置端口为接入或干线模式
根据端口用途选择接入或干线模式，以适应不同的网络需求。
启用或禁用边缘端口
将交换机端口设置为边缘端口，以加快STP收敛速度。
通过STP的配置，消除了数据 中心内部网络的环路，避免了 网络故障的发生。同时，STP 的优化调整使得网络更加高效 可靠，提高了互联网公司的服 务质量。
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阻塞非根桥间链路
STP协议通过阻塞非根桥之间的链 路来消除环路。在每个交换机上， 非根桥之间的链路将被阻塞，只保 留到根桥的路径。
转发数据帧
STP协议允许数据帧在已启用的链 路上转发，以实现网络通信。
STP的重要性
01
02Βιβλιοθήκη 03消除环路STP协议通过阻塞环路链 路来消除网络中的环路， 从而避免了广播风暴和 MAC地址表不稳定的问题。
04
STP的优化与调试
优化STP的性能
减少STP的收敛时间
通过调整STP的参数，如Hello和Max Age时间，以加快STP的收 敛速度，提高网络的稳定性。
优化STP的路径
CCNA05-STP生成树介绍
VLAN1
VLAN2
VLAN2
VLAN3
VLAN1
VLAN3
配置网络中比较稳定的交换机为根网桥 利用PVST实现网络的负载分担
V1－V10 接入交换机 V1－V10 V1－V10
VLAN 1－5的根 VLA V N L口 A 1N －5 6数 －据 10的根 端 V L AN 6 －10 的流端 向 口 数据 的流向 VLAN 1 －5的根网桥 VLAN 6－10 的根网桥
字段 根网桥ID 根路径成本 发送网桥ID
100M
端口ID
B
网桥ID： 32768.000d.2800.b101
生成树端口的状态
交换机端口的5种STP状态
状态 转发（Forwarding） 学习（Learning） 侦听（Listening） 发送和接收用户数据 构建网桥表 构建“活动”拓朴选举根桥 根端口 指定端口 用途
交换机之间使用BPDU来交换STP信息有没有想过，交换 BPDU 怎么知道其他交换机 机 的 网 桥 ID ？ 怎 么 知道 – Bridge Protocol Data Unit － 桥 协 议 数 据 单 元 使用组播发送BPDU，组播地址为： 哪个端口的根路径成 本最小？ 01-80-c2-00-00-00 BPDU分为2种类型： – 配置BPDU － 用于生成树计算 – 拓朴变更通告（TCN）BPDU － 用于通告网络拓朴的变化
DP
D BID：32768 000d.2811.e100
BID：32768 000d.2800.b100 Root Bridge A
100M
BID：32768 000d.2805.c100 B
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）配置协议描述：STP（生成树协议）是一种用于在以太网中防止环路形成的协议。
通过选择一个主要的路径，将其他冗余路径阻塞，STP确保网络中的数据流动是无环的，从而提高网络的可靠性和性能。
本协议旨在提供关于STP配置的详细指南，以确保网络的正常运行。
1. 协议范围：本协议适用于所有需要配置STP的网络设备，包括交换机、路由器等。
2. 配置要求：2.1 每个网络设备必须支持STP功能。
2.2 每个网络设备必须有唯一的桥ID（Bridge ID），由优先级（Priority）和MAC地址组成。
2.3 每个网络设备必须配置相同的STP版本。
3. 配置步骤：以下是配置STP的详细步骤：步骤1：确定根桥3.1 在网络中选择一个设备作为根桥，其桥ID优先级最低。
3.2 在根桥上配置STP版本和相关参数。
步骤2：配置其他设备3.3 在其他设备上配置STP版本和相关参数。
3.4 确保每个设备的桥ID唯一且优先级适当设置。
步骤3：配置端口3.5 配置每个设备的端口类型（Root、Designated或Non-designated）。
3.6 配置每个端口的优先级和成本。
步骤4：验证配置3.7 验证STP配置是否成功。
3.8 检查网络中的链路状态和端口状态。
4. 配置参数详解：以下是STP配置中常用的参数及其详细说明：4.1 STP版本：STP有多个版本，包括STP、RSTP（快速生成树协议）和MSTP（多实例生成树协议）。
根据网络需求选择适当的版本。
4.2 桥ID优先级：桥ID由优先级和MAC地址组成，优先级范围从0到61440，默认值为32768。
优先级越低，设备越有可能成为根桥。
4.3 端口类型：4.3.1 Root端口：在每个非根设备上选择一条与根桥相连的最佳路径，用于转发数据。
4.3.2 Designated端口：在每个网络段上选择一条与根桥相连的最佳路径，用于转发数据。
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DP Pri 32768 Mac 0C00.1111.1111 RP SW2 DP
DP Pri 32768 Mac 0C00.1111.2222 RP SW3 DP
RP
SW4 Pri 32768 Mac 0C00.1111.3333
…… PathCost=19
4 到根的开销=19+4
Port ID
• • • Port Identifier，接口标识符，共有2个字节。 Port ID （2字节）= 接口优先级（1字节）+接口编号（1字节）。 缺省情况下接口优先级为128，范围是0-255。
2 每个非根桥上选举一个根端口RP
1 每个交换网络选举一个根桥RB 2 每个非根桥上选举一个根端口RP 3 每个段选举一个指定端口DP 4 阻塞非指定端口NDP
STP案例
• CASE4
SW1 DP DP RB Pri 32768 Mac 0C00.1111.0000
比较两个接口收到 的BPDU，也就是 sw1发送的BPDU中 端口ID
RP SW2
Pri 32768 Mac 0C00.1111.2222
STP的端口状态
Disable Blocking Listening Learning Forwarding
生成树在工程中的运用
Internet Internet
Si
Si
L3 Link
Si Si
L3 Link
Si
Si
Loop
Loop
Loop
Loop
基础实验
SW1
FE0/15
FE0/15
SW2
SW3
学习 沉淀 成长 分享 haowang@
Thank You
不收发任何报文 不接收也不转发帧，接收但不发送BPDU，不学习MAC地址 不接收也不转发帧，接收并且发送BPDU，不学习MAC地址 不接收也不转发帧，接收并且发送BPDU，学习MAC地址 接收并转发帧，接收并且发送BPDU，学习MAC地址
STP的端口状态
Disable
Listening 2 1 Blocking 2
RB
SW1
SW2
SW3 SW3
STP接口Cost与接口带宽的对应关系
Link Speed
Cost (New IEEE Specification)
Cost (Old IEEE Specification)
10 Gb/s 1 Gb/s 100 Mb/s
2 4 19
1 1 10
10 Mb/s
100
100
路径开销是接口cost累加，而接口cost是基于接口带宽的
STP Path Cost
• 非根桥某个接口到RB的路径开销等于该接口的Cost加上这个接口收到的BPDU中SW1
19
SW2
1G 3
4
SW3
1
BPDU …… PathCost=0
BPDU
2 到根的开销=19
Layer3 Loop
R1 R2
Layer2 Loop
R3
• • •
通常是由于路由环路导致网络中出现三层环路； • 动态路由协议有一定的防环能力； IP数据报文头部中的TTL值亦可用于防止报文 被无止尽地转发。 • •
通常是由于网络有二层冗余的需求或人为的误 接线缆导致； 需借助特定的协议或机制防环； 二层数据帧头部中并没有任何信息可用于防止 数据帧被无止尽地转发。
STP的计算
1 每个交换网络选举一个根桥RB 2 每个非根桥上选举一个根端口RP 3 每个段选举一个指定端口DP 4 阻塞非指定端口NDP
100BASE-T SW1 SW2
[RB] Root Bridge [RP] Root Port
[DP] Designated port
SW3 SW3
计算的依据
DP RP SW2 DP
100BASE-T
比较顺序（均比小）： 1、根桥ID 2、到根桥的路径开销 3、网桥ID 4、端口ID
RB
SW1 DP
RP SW3 SW3
3 每个段选举一个指定端口DP
1 每个交换网络选举一个根桥RB 2 每个非根桥上选举一个根端口RP 3 每个段选举一个指定端口DP 4 阻塞非指定端口NDP
3
Learning 3
2 Forwarding 1 端口被选举为DP或RP 2 端口被选举为NDP 3 经过Forward Delay间隔，默认15s
STP的端口状态
• • In the blocking state, ports can only receive BPDUs. It may take up to 20 seconds to change from this state； In listening state, switches determine if there are any other paths to the root bridge. the forward delay and lasts for 15 seconds. In the listening state, user data is not being forwarded and MAC addresses are not being learned； • In learning state user data is not forwarded, but MAC addresses are
100BASE-T RB SW1 SW2
SW3 SW3
Bridge ID
• • Bridge Identifier，交换机的STP标识符； 拥有最小BID的交换机成为根桥。
Bridge ID 桥优先级 2B
32768 0019.061c.0a00
桥MAC地址 6B
32768 0019.061c.0b00
BPDU Bridge Protocol Data Unit 网桥协议数据单元
BPDU
SW1
SW2
SW3 SW3
BPDU
字节 2 1 1 1 8 4 8 2 2 2 2 2 字段 协议 版本 TYPE 标志 根桥ID 路径开销 网桥ID 端口ID 描述 代表上层协议（BPDU），该值总为0 （802.1D的总为0） “配置BPDU”为0、“TCN BPDU”为80 LSB最低有效位表示TC标志；MSB最高有效位表示TCA标志 根网桥的桥ID 到达根桥的STP cost BPDU发送桥的ID BPDU发送网桥的端口ID（优先级+端口号）
学习
沉淀
成长
分享
STP生成树协议
技术背景
•
•
网络存在单点 / 单线路故障
二层链路没有冗余
二层环路
网络的冗余性增强了，但是却出现了二层环路
Loop
环路带来的问题：广播风暴
Broadcast storm
Broadcast Frame
环路带来的问题：MAC表紊乱
交换机的MAC表出现MAC漂移 现象，MAC地址表紊乱
RP SW2
100BASE-T
比较顺序（均比小）： 1、根桥ID 2、到根桥的路径开销 3、网桥ID 4、端口ID
RB
SW1
RP SW3 SW3
3 每个段选举一个指定端口DP
1 每个交换网络选举一个根桥RB 2 每个非根桥上选举一个根端口RP 3 每个段选举一个指定端口DP 4 阻塞非指定端口NDP
learned from any traffic that is seen. The learning state lasts for 15 seconds
and is also called the forward delay； • In forwarding state user data is forwarded and MAC addresses continue to be learned. BPDUs are still processed；
HELLO时间 根网桥连续发送的BPDU之间的时间间隔。默认2S
1 每个交换网络选举一个根桥RB
1 每个交换网络选举一个根桥RB 2 每个非根桥上选举一个根端口RP 3 每个段选举一个指定端口DP 4 阻塞非指定端口NDP
[RB] Root Bridge [RP] Root Port
[DP] Designated port
DP RB SW1 DP RP SW2 DP
100BASE-T
RP SW3 SW3
STP案例
• CASE1
RB SW1 Pri 32768 Mac 0C00.1111.0000
RP 100 BASE-T SW2 DP
RP SW3 Pri 32768 Mac 0C00.1111.2222
Pri 32768 Mac 0C00.1111.1111
STP的概念
• Spanning-Tree Protocol简称STP，生成树协议，被广泛部署在二层交换网络中，用于 防止网络出现二层环路，同时增加网络的冗余性。 • 交换机之间通过生成树协议数据的交互来完成所需信息的搜集，在此基础上交换机进 行相应的计算，最终将交换机的某个（或某些）接口阻塞从而打破环路。 • • 生成树有多个标准，传统的生成树是802.1D标准。 Cisco基于IEEE802.1D开发了 增强的私有生成树协议PVST+。
SW1
BPDU
SW2
SW3 SW3
32768 0019.061c.0c00
2 每个非根桥上选举一个根端口RP
1 每个交换网络选举一个根桥RB 2 每个非根桥上选举一个根端口RP 3 每个段选举一个指定端口DP 4 阻塞非指定端口NDP