STP（生成树协议）原理及实例配置

Posted 2021-10-19 叮叮铛铛咚咚

STP概述

交换网络环路的产生

广播风暴的形成

多帧复制

MAC地址表紊乱

SW1、SW2、与SW3会将广播帧相互转发，这时网络就形成了一个环路，而交换机之间并不知道，这将导致广播帧在这个环路中永远循环下去。在实际网络环境中，情况要复杂得多，当广播帧经过交换机时，交换机以指数的形成生成广播帧（交换机从除收到该广播帧之外的所有端口转发广播帧）。这种广播帧会越来越多，最终形成广播风暴，导致网络瘫痪。

这种广播风暴只有在物理环路消失时才可能停止。

但是环状的物理线路能够为网络提供备份线路，增强网络的可靠性，这在网络设计中是必要的。因此，就需要一种解决办法，一方面能够保证网络的可靠性，另一方面能够防止广播风暴的产生。

STP协议就是用来解决这个问题的。STP协议不是断掉物理环路，而是在逻辑上断开环路，防止广播风暴的产生。

STP简介

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，起备份路线的作用

STP的工作原理

生成树算法及验证

BPDU(桥协议数据单元)

STP的收敛

生成树算法及验证

生成树算法分为3个步骤

选择根网桥（Root Bridge)

选择根端口（Root Ports)

选择指定端口(Designated Ports)

网桥ID（BID）

网桥就是以前交换机的通用叫法

网桥ID是唯一的

选择交换网络中网桥ID最小的交换机为根网桥

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

根路径成本：网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和

带宽与路径成本的关系

链路带宽（Mbps)	路径成本
10	100
16	62
45	39
100	19
155	14
622	6
1000	4
10000	2

选择指定端口

根桥上的端口全是指定端口

在每个网段上，选择1个指定端口

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

三台交换机的生成树协议选举

桥协议数据单元(BPDU)

BPDU

Bridge Protocol Data Unit - 桥协议数据单元

使用组播发送BPDU

BPDU类型

配置BPDU

拓扑变更通告(TCN)BPDU

BPDU报文字段

根网桥ID、跟路径成本、发送网桥ID、端口ID

STP利用BPDU选择根网桥

当交换机启动时，假定自己是根网桥，再向外发送的BPDU中根网桥ID字段填写自己的网桥ID

当接收到其他交换机发出的BPDU后，比较网桥ID ，选择较小的添加到根网桥ID中

STP的收敛

交换机端口的STP状态

状态	用途
转发(Forwarding)	发送/接收用户数据
学习(Learning)	构建网桥表
侦听(Listening)	构建“活动”拓扑
阻塞(Blocking)	只接收BPDU
禁用(Disabled)	强制关闭

VLAN与STP的关系

通用生成树不考虑vlan，在经过STP计算，可能会有一条vlan链路被断开

MSTP：多生成树协议---可为每个VLAN或者多个VLAN为一组，构造一个生成树，实现网络的负载分担（均衡）

MSTP配置命令及实例

STP配置

[SW2]stp mode mstp 设置stp
[SW2]stp region-configuration 进入接口
[SW2-mst-region]region-name ww 命名
[SW2-mst-region]revision-level 1修订级别
[SW2-mst-region]instance 10 vlan 10 设置实例ip号
[SW2-mst-region]instance 20 vlan 20 设置实例ip号
[SW2-mst-region]active region-configuration 激活
[SW2-mst-region]q 返回上一级
[SW2]stp instance 20 root primary 设置根网桥
[SW2]stp instance 10 root secondary
[SW2] User interface con0 is available

[SW2]stp enable 启用

R1路由配置

SW1/2/3交换机配置





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