生成树原理与配置过程

生成树原理与应用配置

一, 生成树协议（STP）概述：

生成树协议 (spanning Tree Protocol)是一种链路管理协议, 它为网络提供冗余链路同时还防止产生环路。在一些重要的网络中，链路出现故障是不可避免的，为了不影响正常的网络运行，通常会有冗余线路，这样能更好的提供网络的稳定性。在局域网中产生环路是经常会发生的。

产生环路的原因有以下两点：

（1）人为因素：在没启用生成树的环境下，要对一个局域网进行最简单的攻击，办法就是用一根网线在交换机上连接成一个环，顿时整个网络可能会瘫痪。

（2）无意因素：对一些网络知识比较薄弱的人，可能因为一些误操作，也能造成网络的环路。

二，生成树的应用：

在局域网中，为了防止人为的和无意的操作造成网络的环路，这样启用生成树协议，可以防止产生网络的环路。以下是环路后的网络拓扑图：

上图中PC要访问服务器，首先交换机要形成一个广播帧，请求目标mac地址，因为以太网传输全基于mac地址。过程如下：

（1）SA形成广播帧，从E1和E2端口转发出去。

（2）SB和SC收到数据帧后，除源端口外会从其它的端口转发出去。

（3）SD的E7，E8端口收到广播帧后，也会除源端口外，从其它端口转发出去。

网络出现一个环后，交换机会不停的从收到广播帧，再转发出去。这样网络会在很短的时间出现瘫痪。

三，生成树的工作机制：

（1） BPDU数据包：通过网桥之间传递较小的信息包——网桥协议数据单元BPDU （Bridge Protocol Data Unit ），来决定阻塞那些冗余链路端口，从而建立起树状网络结构。被阻塞的端口不能接收和转发数据包，但仍然是一个活动的端口，可以接收和读取BPDU。一旦网络拓扑发生变化，网桥利用STA 算法，重新决定转发端口和阻塞端口，原先的阻塞端口可能就成为了转发端口。

（2）根交换机：处于生成树根位置的交换机，它的优先级值最小，或ID 最小。一个启用STP协议的网络只能有一个根交换机。根交换机不是固定不变的，一旦网络拓扑或交换机参数发生变化，根交换机也可能也发生变化。

（3）指定交换机：网络中到根网桥累计路径花费最小交换机。

（4）根端口：非根交换机到根交换机累计路径花费最小的端口，负责本网交换机与根交换机通讯的接口。

（5）指定端口：根交换机上的每个端口都是指定端口。

生成树的环境搭建与配置

实验目的：

1. 了解交换机环路对网络造成的危害

2. 理解生成树协议的功能

3. 熟练使用命令调整生成树的逻辑形态

实验内容：

1、交换机按下图所示拓扑连接设备

2、给每台PC配置相同网段IP地址后互相ping。

3、再把S2和S3相互连接（以下有拓扑）,看ping命令现象。

3、进入三台交换机启用生成树，在PC中观察ping现象。

4、进入交换机通过使用show spanning-tree命令查看生成树状态。

5、通过改变正在运行的链路，观察重新收敛的网络拓扑图。

实验步骤：

1、使用三台交换机，并且需要两台PC机用网线分别将PC1和PC2连接到交换机的端口上，在没环路的拓扑图中观看ping命令现象：

2、给每台PC配置相同网段IP地址：

PC IP地址子网掩码

PC1 10.1.1.10 255.0.0.0

PC2 10.1.1.20 255.0.0.0 在PC中观察ping现象，如图：

3、S2和S3相互连接，看ping命令现象：

4、进入三台交换机在全局模式下使用命令Spanning-tree启用生成树，在PC中观察ping现象，如图：

5、进入交换机通过使用show spanning-tree命令查看生成树形态，如图：查看交换机S1的生成树状态：

查看交换机2的生成树状态：

6、通过断开正在运行的端口12的链路，观察重新收敛的网络拓扑图

再次查看交换机S1的生成树状态：

总结：

物理环路的网络中，通过启用生成树协议，计算出应该阻塞那些端口，实现网络的正常通讯。端口被阻塞后恢复网络的正常运行，如果在网络运行中正常线路出现故障后，生成树协议会通过计算，把阻塞的端口再启用，这样即提供了冗余，又提高了网络的性能。

此文档有：陈新，张大伟，赵尚贤，董巧燕，别小珍

曹亚南，等倾情奉献~~~