STP

STP：生成协议（Spanning-tree-protocol）

STP产生的背景：

为了提高网络可靠性，交换网络中通常会使用冗余链路，然而，冗余链路会给交换网络带来环路风险，并且导致广播风暴以及MAC地址表不稳定等问题，进而影响到用户的通信质量。
STP可以在提高可靠性的同时又避免环路带来的各种问题。

STP概念

生成树协议（spanning-tree-protocol,stp），就是在具有物理环路的交换机网络上生成没有回路的逻辑网络的方法，生成树协议使用生成树算法，在一个具有冗余路径的容错网络中计算出一个无环路的路径，使一部分端口处于转发状态，另一部分处于阻塞状态（备份状态），从而生成一个稳定的、无环路的生成树网络拓扑，而且一旦发现当前路径故障，生成树协议能立即激活相应的端口，打开备用链路，重新生成STP网络拓扑，从而保持网络的正常工作。

STP工作原理

（1）交换桥协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit,BPDU）

（2）具有最高优先级（优先级ID 的值最小）的交换机被选为根交换机

（3）在选举出根交换机后，所有的非根交换机会选择到达根交换机的最短路径

（4）选举出根交换机和最短路径后，根端口和指定端口也随之确定

（5）当网络拓扑发生变化时，交换机会自动启用备份链路

STP的作用

防止交换环路（消除环路）和链路备份

无STP配置的问题（网络环路引发的问题）：

1.广播风暴

2.导致MAC表震荡

3.多帧复制

STP将一个环形网络生成无环拓扑的步骤：

选择根网桥（root bridge）

【网桥ID：】

每个网络只能有一个根桥，根桥具有最低的桥ID，根桥上的所有端口都是指派端口。
一个网桥ID是由8个字节组成的。（其中头2个字节是标识网络优先级，后6个字节标识网桥的MAC地址）
优先级在出厂的时候默认的都是32768，而优先级的取值范围则是0~65535

选择根网桥，首先先比较优先级，谁的优先级最小就选谁作为根桥。
但是交换机出厂的时候，它们的默认优先级都是32768
所以在优先级相同的情况下，就只能看网桥的MAC地址，谁的MAC地址最小小谁就可以作为根桥

选择根端口（root ports）

在非根网桥上选择一个到根网桥最近的端口作为根端口

选择根端口的依据是：

  1.-根路径成本最低（比的是cost值）什么是cost值呢，cost值也叫根路径成本。而根路径成本是指非根网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和。

那么交换机C的E0/1的端口的cost值就=路径成本19+路径成本100=cost119

带宽越大，所花费的cost值就越小。

直连网桥的网桥ID最小（比的是Bridge ID）

如上图所示，根网桥是交换机A，根端口就是三个红圈标注的地方，那么交换机D为什么是上面的端口是根端口呢，因为在它的两边直连网桥的优先级相同都是32768的情况下，就比较这两个网桥的bridgeID地址大小，那么明显交换机B的MAC地址小（000d.2810.d100>000d.2805.c100），所以在D上会选择这上边作为根端口。

在生成树已经生成的情况下，第三条链路只能作为备份线路来使用，在正常情况下，是不会转发数据的，除非第一条或者第二条链路宕掉了，那么第三条链路才会启用。

生成树的端口状态：

生成树的端口状态一共有五种：

1.转发forwarding 发送和接收用户数据

2.学习 learning 构建网桥表构建好网桥表以后，再过15秒就会进入转发状态。

3.侦听 listening 构建“活动”拓扑选举根桥、根端口、指定端口算生成树，算好以后，经过15秒进入学习状态。

4.阻塞 blocking 只接收BPDU 应该是每隔2秒会收到来自根桥的BPDU，如果20秒还没收到，就会进入侦听状态。

5.禁用 disable 强制关闭

端口状态

1.端口未启用的状态。
默认的情况下所有端口都参与生成树规则，不管对端接的是交换机还是主机。

2.阻塞状态（Blocking）：预备端口，非指定端口状态
端口处于该状态下，它是不会转发数据帧的，也不会学习MAC地址表，会接受和处理BPDU报文，但是不会向外发生BPDU。–关注BPDU的目的–为了随时启用备用端口。

3.侦听状态(Listening)：
它是不会转发数据帧，也不会学习MAC地址表，它会接收并发送BPDU报文。（维持15S）,在维持15S的过程中，通过BPDU 确定我们的根桥，确定端口角色。确定端口角色后，非指定端口角色的状态，马上就回到Blocking状态。
其他的端口，就会直接进入到下一个状态，学习状态。

4.学习状态（Learning）：
不会转发数据帧，会学习MAC地址表，接收并发送BPDU。这个过程会维持15秒。 15秒之后，我们的根端口和指定端口，就会进入到转发状态。

5.转发状态（Forwarding）；
他会正常转发数据帧，学习MAC地址表，接收并发送BPDU；最终我们的根端口和指定端口就会停留在转发状态。

故障情况：

1.如果是和阻塞端口的直连链路断掉了。要历经30秒，开启阻塞端口。

2.对端链路有问题的情况。这个收敛过程需要50s.

如何实现真正的冗余。

在生成树里面，对于BPDU这个报文，它有两种：
一种是：标准的BPDU (配置BPDU)
二种是：特殊的BPDU（TCN BPDU）—拓扑变更通告（TCN）

三种配置实验

1.边缘端口的配置
目的：为了减少接口收敛时间，建议将接PC的接口都配置成边缘端口。
配置命令：stp edged-port enable 。

2.STP根保护功能：
[Huawei-Ethernet0/0/1]stp root-protection

3.STP BPDU防护：因为上面哪个保护机制，不能限制用户不能接交换机。
STP BPDU机制：可以检测到你接的是PC还是交换机。
[Huawei]stp bpdu-protection

自动恢复机制：
[Huawei]error-down auto-recovery cause bpdu-protection interval 30

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