STP生成树协议详细学习笔记

一、什么是STP协议？

  为什么要使用STP协议？

（这里用华为ensp来模拟网络架构）

 

 

 

 

 

 

我们知道园区网主要就是由交换机构成的，在图1-1中，PC1跟PC2通过三台二层交换机可以互相

通信，但一旦链路出现故障即两台PC就不能互相通信了，所以为了提高网络可靠性，我们要使用

冗余链路如图二所示，但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。

 

 

 箭头表示ARP报文路径，形成了一个环，这里我只发了五个包，但在SWB的Ethernet0/0/3端口上抓包产生了大量的ARP报文。

1.网络会产生广播风暴

2.网络中的主机会重复收到数据帧

3.还会引起MAC地址表震荡

 

 

 所以STP可以直接理解为 通过阻塞端口来消除环路的一种防环机制。

 

二、.STP的操作

1.选举一个根桥（Bridge ID）

每一台交换机启动STP后，都认为自己是根桥。那么会发一个BPDU(桥协议数据单元）告诉大家我是根桥。根桥是根据自己的桥ID（BID）

BID = Priority（优先级）+Mac地址 来决定，这里Priority是两个字节，默认是32768，Mac地址是6个字节，那优先级相同的话这里比Mac地址，

比大还是比小呢？这里是比小。谁的Mac地址小，谁就为根桥。

（这里我们做一下实验，我们要设置SWA为根桥。）

一、将三台交换机的stp打开选择模式为stp模式，默认为mstp模式，我们这里先学习stp模式

 

 

 二、设置优先级为4096（可以设置成0，为什么不可以设置为2？）

因为他要是4096的倍数，这个跟刚才说的priority是2个字节有关

优先级这里分为两个部分（4+12 =16位=2个字节）优先级能调制的只有前4个位（0000），而后12位全为0，那我们能调的次小也就是

说除了0最小的二进制数也就是0001+后面12个0（0001000000000000）转换为10进制刚好等于4096，所以这里优先级要设置为4096

的倍数。（in steps of 4096）那这里可以设置最大为61440也就是说是这样得来的 前4个1加后12个0（11111000000000000）.

根桥是根据发送的BPDU来选的，BPDU包含桥ID、路径开销、端口ID、计时器等参数。

 

 

 

 

 

 

 

 

 2.每个非根交换机选举一个根端口

我们选取好了SWA为根桥的话，现在在SWB和SWC上选举一个根端口（怎么选举）

非根交换机在选举根端口时分别依据该端口的根路径开销、对端BID、对端PID和本端PID，假设我们从SWB的E0/0/3端口到

根桥的话，也就是要开销40000，而SWB的E0/0/1端口到根桥只需要20000，所以毫无疑问我们选举SWB的E0/0/1和SWC的E0/0/1端口为根端口

（这里我顺便先把所有端口选出来）

 

 

 

3.每个网段（链路）选举一个指定端口

这里怎么去比呢，就是SWB发出来的根桥的ID、开销值、BID与SWC比，那么这里发出来的根桥ID、开销值、优先级双方

都相同，那比什么呢？我们知道BIP=Privority+MAC就比MAC值，SWB的MAC值比SWC小，那么SWB的E0/0/3口就为指定端口。

即SWC的E0/0/3口为AP（预备端口）

注意：DP的对端必定是RP或AP 、RP和AP的对端必定是DP 、每个交换机只有一个RP 、根桥的所有端口都是指定端口。

4.阻塞非根、非指定端口（AP DISCARDING）

交换机所有的剩余的非根端口和非指定端口统称为备用端口。STP会对这些备用端口进行逻辑阻塞。

 

 

三、STP端口状态&拓扑改变

1、STP端口有以下5种状态

1.Disabled 　　2.Blocking（收BPDU,不发BPDU，不收发数据）　　3.Listening（收发BPDU,不学习MAC地址，不收发数据）

4.Learning（不收发数据，收发BPDU，学习MAC地址）　　5.Forwarding（收发数据，收发BPDU，学习MAC地址）

注意：Listening状态 ——>Learnning状态——>Forwarding状态不可逆   Blocking状态到Forwarding状态需要30秒，处于Listening状态和Learning状态各15秒

企业把Disabled +Blocking +Listening状态合称为Discarding状态

 

 

2、STP拓扑改变（交换机故障或链路故障）

根桥的交换机故障：非根桥在BPDU老化之后开始根桥的重新选举

 

链路故障（直连链路故障和非直连链路故障）

直连链路故障：

1.SWB 检测到直连链路物理故障后，会将预备端口转化为根端口

2.SWB 新的根端口会在30秒后恢复到转发状态

 

非直连链路故障：

1.非直连链路故障后，SWC的预备端口恢复到转发状态大约需要50秒（等老化时间Message20秒加Blocking到Forwarding30秒）

 

 

拓扑改变导致MAC地址表错误

MAC地址表项的默认老化时间是300秒，在这段时间内，SWB无法将数据从G0/0/2端口转发给主机B

 

四、STP的配置

1、STP模式

 

 2、配置交换机优先级

 

 3、配置路径开销

 

4、配置验证

 

 

 总结：要理智0.0