STP协议(生成树协议)

1、网络环路的影响

交换网络环路产生的影响

  • ==广播风暴的形成==:交换机之间两两互相广播,无限循环;
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广播风暴

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  • ==多帧复制==:计算机短时间内多次收到统一主机的广播,且来源不同;
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多帧复制

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  • ==MAC地址表紊乱==:交换机从不同接口收到来自同一交换机的信息,导致记录的MAC地址表记录混乱。
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MAC地址表紊乱

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2、STP协议的定义和功能

(1)、定义

STP————Spanning Tree Protocol,全称生成树协,可应用于计算机网络中树形拓扑结构建立,主要作用是防止网桥网络中的冗余链路形成环路工作。

(2)、作用

  • 逻辑上断开环路,形成堵塞接口,防止广播风暴的产生;
  • 当线路故障,堵塞接口被激活,当做备用接口,恢复通信。

    3、STP工作原理

    (1)生成树算法步骤

  • ==选择根网桥==(Root Bridge)—————就是交换机
    是0~65535,缺省值(默认值)为32768
    第二步:选择网桥ID最小的—————网桥ID(BID,交换机MAC地址)是惟一的。
    如果不配置优先级,那么选择交换机网络中网桥ID最小的交换机成为根网桥。
    网桥ID的取值范围和缺省值
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网桥ID

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  • ==选择根端口==(Root Ports)————根网桥上的端口是指定端口,不是根端口。

    ++==端口ID的取值范围和缺省值==++ :
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端口ID

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第一步:选择到根网桥的根路径成本最低的
根路径成本:网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和
第二步:选择直连网桥ID最小的
第三步:选择端口ID最小的————这步一般在聚合链路中使用;
选择端口优先级小的;
其次选择端口编号小的—即端口ID,就是常说的几口、f0/1、e0/1等
++==常用的链路带宽和路径成本==++:

链路带宽 路径成本
10 100
100 19
1000 4
10000 2
  • ==选择指定接口==(Designated Ports)—————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

三层交换机的STP协议选举.png
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三层交换机的STP协议选举

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(2)BPDU(桥协议数据单元)

BPDU是传输载体,用于交换机之间交换网桥ID,根路径成本等信息。传输方式为组播,STP利用它来选择根网桥。

BPDC类型:
配置BPDC,一般交换机默认配置的,用于生成树STP计算;
拓扑变更通告(TCN)BPDC,用于通告网络拓扑的变化。

BPDC报文字段
根网桥ID+根路径成本+发送网桥ID+端口ID

(3)交换机端口上的STP状态

STP状态表,这个表需要从下往上看

4、STP的收敛

状态 用途
转发(Forwarding) 发送/接收用户数据(进入稳定状态)
学习(Learning) 构建网桥表(学习MAC地址)
侦听(Listening) 构建“活动”拓扑(互相发送网桥ID)
阻塞(Blocking 只接收BPDU
禁用(Disabled) 强制关闭

刚开机时禁用状态,之后进入阻塞状态,只接受BPDU,正常环境下,一般不会同时打开所有交换机,第一台开的过一定时间接收不到BPDU就会进入侦听状态,构建活动拓扑表示这时它不但会接收BPDU还具有转发BPDU的功能,之后就进入学习状态,会构建网桥表,就是MAC地址表,也会进行转发和接收BPDU,之后进入转发状态,会接收转发用户数据,也会进行转发和接收BPDU,如果网络链路发生故障,它会解开相应的阻塞端口,恢复通信。

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STP计时器

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5、VLAN与STP关系

  • IEEE通用生成树(CST)不考虑VLAN
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    ==经过STP计算,会有一条链路被断开==

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)

6、STP命令和基本配置

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==交换机配置STP的具体操作命令:==

SW1与SW2,配置基本一致不做重复讲解

SW1配置:
[SW1]stp mode mstp(将交换机配置成MSTP模式)
[SW1]stp region-configuration(进入MSTP域视图MSTP配置模式)
[ SW1-mst-region] region-name ruan (配置MSTP域的域名,缺省为交换设备主控板上管理网口的MAC地址。)
[ SW1- -mst- -region] revision-level 1(配置MSTP域的MSTP修订级别的1)
[ SW1 -mst-region] instance 1 vlan 10
(将vlan 10加入实例1中)

[ SW1-mst-region] instance 2 vlan 20(将vlan 20加入实例2中)
[ SW1 -mst-region] check region-configuration (查看MSTP域配置参数)
[ SW1 -mst-region] active region-configuration(激活MSTP域的配置)

[SW1]stp instance 1 root primary(配置此交换机实例1的主根桥)
[SW1]stp instance 2 root secondary (配置此交换机为实例2的备份根桥)

* SW2与SW1的主根网桥和备份根根桥,命令相反:
[SW2]stp instance 1 root secondary(配置sw1交换机为实例1的备份根桥)
[SW2]stp instance 2 root primary(配置sw2交换机为实例2的主根桥)

[SW1] stp priority 0 数值要为4096的倍数
[SW1]stp root primary 优先级变为0
[SW1]dis stp 查看stp信息,可以确定哪个是根网桥
[SW1]stp enable (在所有交换机上启用MSTP,SW1、SW2、SW3都要配置)

[SW3]stp mode mstp
[SW3]stp region-conf iguration
[ SW3-mst- region] region-name huawei 1
[SW3-mst-region]revision-level 1
[ SW3-mst-region] instance 1 vlan 10
[SW3-mst - region] instance 2 vlan 20
[SW3 -mst- region]active region-configuration

[SW3]dis stp brief  查看STP接口角色及状态信息