DCN-TS06 生成树协议原理和配置070831
实验三：生成树协议配置
! 设置BPDU报文消息生存的最长时间，缺省值为20s 验证测试：查看交换机生成树的配置信息 switchA#show spanning-tree 验证测试：验证交换机端口23和24的状态 switchA#show spanning-tree interface fastethernet 0/23 switchA#show spanning-tree interface fastethernet 0/24
实验三：生成树协议配置
生成树协议的配置
【背景描述】
➢ 你们学校为了开展计算机教学和网络办公，建立了一 个计算机教室和一个校办公区，这两处的计算机网络 通过两台交换机互连组成内部校园网；为了提高网络 的可靠性，作为网络管理员的你要用2条链路将交换机 互连，现要求在交换机上做适当配置，使网络避免环 路。
步骤1.交换机A的基本配置 Switch#configure terminal switch(config)#hostname switchA switchA(config)#vlan 10 switchA(config-vlan)#name slase switchA(config-vlan)#exit switchA(config)#interface fastethernet 0/5 switchA(config-if)#switchport access vlan 10 switchA(config-if)#exit switchA(config)#interface range fastethernet 0/23-24 switchA(config-if-range)#switchport mode trunk
生成树协议
默认情况下，2倍的 Forwarding Delay的 在指定端口是边缘端口的情况下， 时间延迟。 指定端口可以直接进入转发状态， 没有延迟。
在指定端口是非边缘端口的情况 下，延迟取决因素较多。
目录
生成树背景 STP
RSTP
MSTP 生成树协议的配置
STP、RSTP的问题
通过桥ID决定端口角色
SWA Root DP Cost=10 RP SWB BridgeID: 0.0000-0000-0001 DP Cost=10 RP DP Cost=10 AP DP AP DP Cost=10 RP
SWC BridgeID: 0.0000-0000-0002
在某些情况下，端口进入转发状态的延时大大缩 短，从而缩短了网络最终达到拓扑稳定所需要的 时间。
RSTP的改进
STP行为 端口被选 为根端口 默认情况下，2倍的 Forwarding Delay的 时间延迟。 RSTP行为 存在阻塞的备份根端口情况下， 仅有数毫秒延迟。
端口被选 为指定端 口
Y
MSTP具有RSTP的快速收敛，同时又具有 负载分担机制 MSTP兼容STP和RSTP
三种生成树协议的端口状态对比
Blocking Discarding
Listening
Forwarding Delay时间
Forwarding Delay时间
Learning
Forwarding Delay时间
各台设备的各个端口在初始时生成以自己为根 桥（Root Bridge）的配置消息，向外发送自 己的配置消息 网络收敛后，根桥向外发送配置BPDU，其他 的设备对该配置BPDU进行转发
6.生成树协议
100M
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） 阻塞（Blocking） 禁用（Disable） 用途 发送和接收用户数据 构建网桥表 构建“活动”拓朴 只接收BPDU 强制关闭
生成树计时器
• 交换机开机需要等待30秒时间开始转发数据 • 当某个正在使用的链路断掉，阻塞的端口需要50秒时间开 始转发数据
（2） （6）
1）端口启用或初始化
4）端口被选为非指定端口
2）端口禁用或故障
5）转发定时器超时
3）端口被选为根端口或指定端口
6）PortFast
在STP选举过程中，端口是不能转发用户数据的。端口一开 始处于阻塞状态，这个状态只能接收BPDU； 一个接口20秒没收到BPDU，也就是到了最大时间，端口 会迚入侦听状态，这时接口可以接收BPDU，并开始发送 BPDU；
STP的算法 • STP将一个环形网络生成无环拓朴的步骤：
– 选择根网桥（Root Bridge） – 选择根端口（Root Ports） 网桥是交换机的前身，由于 STP是在网桥基础上开发的， 因此现在在交换机的网络中 – 选择指定端口（Designated Ports） 仍然沿用网桥这一术语
第一步：选择根网桥
50秒 15秒 35秒 15秒 20秒 20秒 阻断 倾听 最大寿命 学习 转发延迟 转发 转发延迟
STP状态机
禁 用
（1，6） （2） （2）
监听
（3） （4） （1） （2） （4） （5） （5）
阻塞
（4）
学习
（2）
转发
（2） （6）
1）端口启用或初始化
DCN-06-OSPF协议
LSAck报文 报文
• 收到LSU之后，进行确认 收到 之后， 之后
8
OSPF的邻居状态机 的邻居状态机
Down
Attempt
Init Loading
2-way
ExStart
Exchange
Full
9
两台路由器之间建立邻接关系的过程
DCN-06-OSPF协议 DCN-06-OSPF协议
神州数码客服中心
内部资料，未经授权严禁外传
学习目标
学习完本课程，您应该能够：
叙述OSPF路由协议的原理 OSPF 配置OSPF协议 调试和维护OSPF协议 简单的OSPF故障排除
2
课程内容
第一章 OSPF协议原理 协议原理 第二章 OSPF配置 配置 调试、 第三章 OSPF调试、监控 调试 第四章 OSPF排错 排错
19.1.3.0/24 19.1.2.0/24
Area 12
Area 19
Area 8
17
LSA 分类
Router-LSA 由每个路由器生成，描述了路由器的链路状态和 由每个路由器生成， 花费， 花费，传递到整个区域 Network-LSA，由DR生成，描述了本网段的链路状态，传递 生成， ， 生成 描述了本网段的链路状态， 到整个区域 Net-Summary-LSA，由ABR生成，描述了到区域内某一网段 生成， ， 生成 的路由， 的路由，传递到相关区域 Asbr-Summary-LSA，由ABR生成，描述了到 生成， 的路由， ， 生成 描述了到ASBR的路由， 的路由 传递到相关区域 AS-External-LSA，由ASBR生成，描述了到 外部的路由， 生成， 外部的路由， ， 生成 描述了到AS外部的路由 传递到整个AS（ 区域除外） 传递到整个 （STUB区域除外） 区域除外
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。
生成树协议的作用
生成树协议的作用功能强大、可靠的网络需要有效地传输流量，提供冗余和故障的快速恢复功能。
在第2层网络中，路由协议不可用，生成树协议通过从软件层面修改网络物理拓扑结构来构建一个无环路逻辑转发拓扑结构，提供了物理线路的冗余连接，消除了网络风暴，从而提高网络的稳定性和减少网络故障的发生率。
生成树协议的原理生成树协议（Spanning Tree Protocol）是在网络有环路时，通过一定的算法将交换机的某些端口进行阻塞，从而使网络形成一个无环路的树状结构。
1、生成树协议的工作过程采用三个规则来使某个端口进入转发状态：生成树协议选择一个根网桥，根网桥的所有端口都处于转发状态每一个非根网桥选一个端口到根网桥中且管理成本最低的端口作为根端口，生成树协议将使根端口处于转发状态当网络中有多个网桥时，它们会将其到根网桥的管理成本宣告出去，其中管理成本最低的网桥作为指定网桥，指定网桥中发送最低管理成本BPDU的端口为指定端口，该端口处于转发状态，所有其他端口被置为阻塞状态2、根网桥的选择开始所有网桥都通过发送STP报文来声明自己是根网桥，这些交换信息的数据成为网桥协议数据单元（BPDU），BPDU 包含以下内容：根网桥的ID一个可设置的优先级这是根网桥的优先级到达根网桥的成本发送该BPDU的网桥ID根网桥的选择条件：最小优先级别的网桥将成为根网桥若优先级别相同，则具有最小网桥ID的网桥成为根网桥注：网桥或交换机选择地址池中的一个MAC地址作为网桥的ID，由于MAC地址的唯一性，所以网桥ID也是唯一的。
用来标识根网桥和优先级、网桥ID和成本的报文成为hello 数据包。
STP就是通过hello数据包中的内容来判断网络中是否有比自己更合适作为根网桥的网桥，如果有就停止并且转发合适网桥的hello数据包，最终将有一台网桥成为根网桥。
3、根端口的选择不是根网桥的交换机都选择一个根端口，这是通过判断出有最小根路径成本的端口做到的，这个代价一直带在BPDU上，沿途的每台不是根网桥的交换机都把接收BPDU的端口的本地端口成本加上去，伴随BPDU的产生，就累加出了根路径成本。
06-生成树原理ISSUE1.0
课程 DA000028 生成树原理ISSUE 1.0目录课程说明 (1)课程介绍 (1)课程目标 (1)第1章透明桥接概述 (2)1.1 透明网桥的应用 (2)1.2 路径回环的产生 (4)1.3 生成树协议的引入 (5)第2章 STP协议 (6)2.1 生成树协议基本原理 (6)2.2 配置消息介绍 (7)2.3 生成树比较 (9)2.4 配置消息举例 (11)2.5 链路故障处理 (13)2.6 临时回路处理 (17)2.7 拓扑改变时处理 (21)2.8 生成树协议的不足 (25)第3章快速生成树协议（RSTP） (26)3.1 快速生成树协议介绍 (26)3.2 快速生成树协议改进 (27)3.3 生成树和快速生成树的比较 (32)课程说明课程介绍本课程主要介绍STP(Spanning Tree Protocol)。
在以太网中为了避免单点故障进行链路冗余备份，链路的冗余备份又会导致路径环路，从而产生网络风暴。
STP协议可应用于环路网络，通过一定的算法阻断某些冗余路径，将环路网络修剪成无环路的树型网络，从而避免报文在环路网络中的增生和无限循环。
课程目标完成本课程的学习后，您应该能够：●掌握路径环路产生的原因●掌握STP协议的基本原理●掌握RSTP协议的基本原理第1章透明桥接概述1.1 透明网桥的应用对于一般的透明网桥来说，通常都具有以下的特点：拓展LAN能力：通过透明网桥的应用，可以使原先只在小范围LAN上操作的站点能够在更大范围的LAN环境中工作。
透明网桥能够自主学习站点的地址信息，从而有效控制网络中的数据包数量。
当网桥的某个端口上收到含有某个源MAC地址的数据帧时，它就把该MAC地址和接收该数据帧的端口号保存在MAC地址表中。
MAC地址表能够指明该MAC地址与透明网桥的哪个端口相连。
当网桥收到一个数据帧时，会查找这张地址表，找到目的MAC所对应的端口。
然后分下列三种情况进行处理：如果目的端口是接收端口，则抛弃这个帧；如果不是接收端口，则从那个端口转发该帧。
[信息与通信]生成树协议原理与应用
生成树协议原理及应用目录1生成树协议综述 (3)1.1 生成树协议的产生背景 (3)1.2 生成树协议的分类 (3)1.3 生成树协议所遵循的IEEE标准 (3)2 STP协议概述 (4)2.1 STP工作原理 (4)2.2配置消息介绍 (4)2.2.1 配置消息格式 (5)2.2.2 配置消息的处理 (6)2.2.3 配置消息的优先级比较原则 (6)2.2.4 配置消息处理示例 (7)2.3 链路故障处理 (11)2.3.1 链路故障处理示例 (11)2.4 临时环路的问题 (12)2.4.1 临时环路的避免 (12)2.5 端口状态 (13)2.5.1 端口状态迁移 (14)2.6 MAC地址消息的生存期 (15)2.7 拓扑改变消息的传播 (15)3 RSTP协议概述 (17)3.1 STP的不足 (17)3.2 RSTP改进 (18)3.3 RSTP的性能 (21)3.4 RSTP与STP的区别 (21)3.5 RSTP与STP的兼容 (21)3.6 RSTP可配置的相关参数 (22)3.6.1 RSTP相关配置-选择合适根桥 (23)3.6.2 RSTP相关配置-配置Hello Time (23)3.6.3 RSTP相关配置-配置端口的Max Age (23)3.6.4 RSTP相关配置-配置端口的Forward Delay (23)4 MSTP协议概述 (24)4.1 RSTP的不足 (24)4.2 MSTP简介 (25)4.3 MSTP相关概念 (25)4.3.1 MSTP region的划分 (25)4.3.2 MSTP运行示例-IST (26)4.3.3 MSTP运行示例-CST (38)5生成树在实际工程中的应用 (39)5.1 环路预防 (39)5.1.1 实际应用举例 (41)5.2冗余备份 (42)5.2.1纯二层冗余备份 (42)5.2.2与VRRP结合使用 (43)1生成树协议综述1.1 生成树协议的产生背景如上图所示，单点网络会存在单点故障，但是冗余的网络设计又会导致环路发生，引起广播风暴，造成网络的不稳定。
生成树协议配置 快速生成树协议的配置
对于这项任务，我们在两台交换机上分别启动生成树协议，使两条链路中的一条处于作状态，另一条处于备份状态。当处于工作状态的链路出现问题时，备份链路在最短时间投入使用，保证网络畅通。为了保证光纤链路优先于双绞线工作，需设置光纤口优先级高双绞线端口，保证正常情况下，优先使用光纤线路。。具体操作步骤如下所述。
61440范围内，为“0”或“4096”的倍聋默认值为32768。
第5步：为使端口Fa 0/24优先于Fa 0/23工作，需设置Fa 0/24端口优先级优先于Fa 0/，'端口优先级。
在配置交换机端口优先级时，端口优先级的值在0^240范围内，为“0”或“16”的寸数，默认值为128。
第6步：返回特权模式。
在配置交换机优先级时，优先级的值在0～61440范围内，为“0”或“4096”的倍数，默认值为32768。
第5步：为使端口Fa 0/24优先于Fa 0/23工作，需设置Fa 0/24端口优先级优先于Fa 0/23端口优先级。
在配置交换机端口优先级时，端口优先级的值在。^240范围内，为“护或“16”的倍数，默认值为1280
（2）当有2个端口都连在1个共享介质上，交换机会选择1个高优先级（数值小）的端
口进入forwarding状态，低优先级（数值大）的端口进入discarding状态。如果2个端口的优先级一样，就选端口号小的那个进入forwarding状态。
模块5.2 快速生成树协议的配置
对于这项任务，我们在两台交换机上分别启动快速生成树协议，使两条链路中的一条处于工作状态，另一条处于备份状态。当处于工作状态的链路出现问题时，备份链路在最短时间内投入使用，保证网络畅通。为了保证光纤链路优先于双绞线工作，需设置光纤口优先级高于双绞线端口，保证正常情况下，优先使用光纤线路。
生成树协议——精选推荐
⽣成树协议⽣成树详解⼆层交换技术就是局域⽹交换技术，内容主要包括⼆层交换的⼯作原理、⽹络环路、如何利⽤STP来解决⽹络环路、VLAN及VTP技术。
⾸先要了解传统共享以太⽹的⼯作模式，了解冲突域，⼴播域以及⽹络分段。
⼤家都知道传统共享以太⽹使⽤的是CSMA/CD机制，即载波侦听多路访问/冲突检测。
我们来详细分析⼀下：CSMA/CD是⼀种分布式介质访问控制协议，⽹络中的各个节点都能独⽴地决定数据帧的发送与接收。
每个节点在发送数据帧之前，⾸先要进⾏载波监听，只有介质空闲时，才允许发送帧。
这时，如果两个以上的节点同时监听到介质空闲并发送帧，则会产⽣冲突现象，这使发送的帧都成为⽆效帧，发送随即宣告失败。
每个节点必须有能⼒随时检测冲突是否发⽣，⼀旦发⽣冲突，则应停⽌发送，以免介质带宽因传送⽆效帧⽽被⽩⽩浪费，然后随机延时⼀段时间后，再重新争⽤介质，重发送帧。
最早由Inter，施乐，DEC三家公司提出以太⽹标准，后来IEEE组织制定了802.3标准规定了以太⽹的物理层和数据链路层的MAC⼦层，主要就是定义了10BASE-2、10BASE-5、10BASE-T、10BASE-F等，规定了介质，带宽，距离等。
同时还定义了⼀个802.2 标准，规定以太⽹数据链路层的LLC⼦层，即逻辑链路控制⼦层，主要是提供了⼀个数据链路层与⽹络层的接⼝，如图所⽰⽹络层有很多协议，数据链路层提供了很多协议之间的区分，使⽤⽹络层的哪⼀个协议，这就是为什么数据帧要封装⼀个LLC的头部信息。
但传统以太2帧中不是使⽤LLC封装⽽是在数据帧中有⼀个2个字节的type来表明上⽹所使⽤的协议,如下图所使⽤的⽹络层协议是ARP。
冲突域：共享式以太⽹中的所有节点在需要与其他节点通讯时是可以发送数据的，但是CSMA/CD的机制却在确保在某个时刻只有⼀个节点可以发送数据，那如果⾁个同时发送数据了，出现这种情况会导致冲突，那么在这个共享式⽹络中可能产⽣冲突的这么⼀个范围，我们就称为冲突域。