生成樹協(xié)議（spanning-tree-protocol,stp）：在具有物理環(huán)路的交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)上生成沒有回路的邏輯網(wǎng)絡(luò)的方法，生成樹協(xié)議使用生成樹算法，在一個具有冗余路徑的容錯網(wǎng)絡(luò)中計算出一個無環(huán)路的路徑，使一部分端口處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，另一部分處于阻塞狀態(tài)（備份狀態(tài)），從而生成一個穩(wěn)定的、無環(huán)路的生成樹網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?#xff0c;而且一旦發(fā)現(xiàn)當(dāng)前路徑故障，生成樹協(xié)議能立即激活相應(yīng)的端口，打開備用鏈路，重新生成STP網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?#xff0c;從而保持網(wǎng)絡(luò)的正常工作
STP作用：防止交換機(jī)冗余鏈路產(chǎn)生的環(huán)路，確保以太網(wǎng)中無環(huán)路的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，解決環(huán)路帶來的各種問題

冗余鏈路產(chǎn)生的環(huán)路問題：企業(yè)網(wǎng)三層架構(gòu)——>冗余——>線路冗余——>二層橋接環(huán)路

1. 廣播風(fēng)暴：報文無限傳播（順時針及逆時針方向一直洪泛）破壞了正常的通信流
2. MAC地址表翻滾：報文的無限傳播導(dǎo)致的MAC地址映射的端口一直循壞變動
3. 同一數(shù)據(jù)幀的重復(fù)拷貝

以上3個條件最終導(dǎo)致設(shè)備工作過載，導(dǎo)致重啟保護(hù)

生成樹協(xié)議

生成樹：在一個二層交換網(wǎng)絡(luò)中，生成一棵樹型結(jié)構(gòu)，邏輯的阻塞部分接口，使得從根到所有的節(jié)點僅存在唯一的路徑；當(dāng)最佳路徑故障時，自動打開部分阻塞端口，來實現(xiàn)線路備份的作用

生成樹在生成過程中，應(yīng)該盡量的生成一棵星型結(jié)構(gòu)，且最短路徑樹

存在算法： ?802.1D ?????PVST PVST+(CISCO) ?????RSTP(802.1w) ?????MSTP(802.1S)

生成樹理解（802.1D為例）

802.1D：一個交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)僅存在一棵生成樹實例、

橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元BPDU

交換機(jī)間使用BPDU—橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元 –?交換機(jī)間溝通互動收發(fā)的數(shù)據(jù)

1. STP每隔2s會發(fā)送一次BPDU報文，非根橋連續(xù)三次沒有收到BPDU，表示發(fā)生故障
2. BPDU主要進(jìn)行根橋、端口角色的選舉和通知拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化

BPDU可以分為兩大類：配置BPDU和TCN BPDU

配置BPDU：只有根網(wǎng)橋可以發(fā)送，在交換網(wǎng)絡(luò)初始狀態(tài)時，所有交換機(jī)均定義本地為根網(wǎng)橋，進(jìn)行BPDU的發(fā)送，使得網(wǎng)絡(luò)中所有交換機(jī)均收到其他設(shè)備的BPDU，之后基于數(shù)據(jù)中的參數(shù)進(jìn)行比對，選舉出根網(wǎng)橋。之后所有非根網(wǎng)橋不再發(fā)送BPDU，而是僅接收和轉(zhuǎn)發(fā)根網(wǎng)橋的BPDU，周期2s發(fā)送，hold time 20s。

TCN—拓?fù)渥兏?#xff08;也是BPDU）： 本地交換機(jī)鏈路故障后，STP重新收斂，為了快速刷新全網(wǎng)所有交換機(jī)的MAC表，將向本地所有STP接口發(fā)送TCN（標(biāo)記位中的TCN位置1），鄰居交換機(jī)收到TCN后，先標(biāo)記為ACK位為回復(fù)，用于可靠傳輸消息；之后將TCN逐級轉(zhuǎn)發(fā)到根網(wǎng)橋處，由根網(wǎng)橋回復(fù)TC消息來逐級回復(fù)到所有交換機(jī)；使所有交換機(jī)臨時將MAC表的老化時間修改為15s（默認(rèn)的，轉(zhuǎn)發(fā)延時）

選舉：根網(wǎng)橋 ???根端口 ????指定端口 ??非指定端口（阻塞端口）

根網(wǎng)橋

根網(wǎng)橋：在一棵生成樹實例中，有且僅有一臺交換機(jī)為root

根網(wǎng)橋的選舉 ??先比較優(yōu)先級，小優(yōu)； ??若優(yōu)先級相同，比較mac，數(shù)值小優(yōu)

BPDU中的 橋ID來決定

橋ID= 網(wǎng)橋優(yōu)先級（0-65535公有） 默認(rèn)32768 + ?MAC地址（只有存在svi接口的交換機(jī)才擁有mac地址，若存在多個mac選數(shù)值最小）

根端口

根端口：在每臺非根網(wǎng)橋上，有且僅有一個接口；本地離根網(wǎng)橋最近的接口（最短、星型），接收來自根網(wǎng)橋的BPDU，轉(zhuǎn)發(fā)用戶的流量（該接口不阻塞）

規(guī)則：

1. 比較從根網(wǎng)橋發(fā)出后，通過該接口進(jìn)入時最小的cost值
2. 入向cost值相同，比較該接口對端設(shè)備的BID，小優(yōu)
3. 對端BID也相同，比較該接口對端設(shè)備的接口的PID；先優(yōu)先級小，若優(yōu)先級一致，編號小
4. 連對端PID也相同，比較本地PID，小優(yōu)

PID=端口ID ??接口優(yōu)先級（0-240，步長16，默認(rèn)128） ?????接口編號

指定端口

指定端口：在每一段存在STP的物理鏈路上，有且僅有一個；轉(zhuǎn)發(fā)來自根網(wǎng)橋的BPDU，同時可以轉(zhuǎn)發(fā)用戶流量（不阻塞）；默認(rèn)根網(wǎng)橋上所有接口為指定端口

規(guī)則：

1. 比較從根網(wǎng)橋發(fā)出后，通過該接口進(jìn)入這段鏈路時的cost值最小（出向）
2. 若出向cost值相同，必須本地的BID，小優(yōu)
3. 本地BID相同，比較本地的PID
4. 本地PID，相同，直接阻塞該端口；

非指定端口（阻塞端口）

非指定端口（阻塞端口）：當(dāng)以上所有角色全部選舉完成后，剩余沒有任何角色的接口為非指定

該接口邏輯阻塞，實際可以接收到信息，但不轉(zhuǎn)發(fā)；

cost值：不同帶寬 存在不同cost

802.1d標(biāo)準(zhǔn)： ?????????802.1T標(biāo)準(zhǔn)

10M = 100 ????????????1000M= 20000

100M=19 ?????????????100M=200000

1000M=4

10000M=2

>100000M=1

[SWA]stp pathcost-standard ?????默認(rèn)華為使用802.1t標(biāo)準(zhǔn)

??dot1d-1998 ?IEEE 802.1D-1998

??dot1t ??????IEEE 802.1T

??legacy ?????Legacy

生成協(xié)議中，至少應(yīng)該將根網(wǎng)橋干涉到匯聚層處；

接口狀態(tài)

down：沒有BPDU收發(fā)，一旦可以進(jìn)行BPDU收發(fā)進(jìn)入下一狀態(tài)

偵聽：強(qiáng)制15s；所有交換機(jī)進(jìn)行BPDU收發(fā)，選舉所有角色；接口角色為非指定端口直接進(jìn)入阻塞狀態(tài)，若為指定端口和根端口進(jìn)入下一狀態(tài)；

學(xué)習(xí)：強(qiáng)制15s； 指定端口和根端口學(xué)習(xí)所有接口連接設(shè)備的MAC地址，生成MAC表；之后進(jìn)入下一狀態(tài)；

轉(zhuǎn)發(fā)：指端端口和根端口進(jìn)入，可以轉(zhuǎn)發(fā)用戶報文；

阻塞：邏輯阻塞；

注：只有到接口進(jìn)入到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)后，才能為用戶轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報文，之前的30s不能轉(zhuǎn)發(fā)任何數(shù)據(jù)；

收斂時間

初次收斂—30s = ?15偵聽+15s學(xué)習(xí)

結(jié)構(gòu)變化：

存在直連檢測：本地存在阻塞端口，若其他端口斷開，該阻塞端口馬上進(jìn)入15是偵聽（選舉）；結(jié)果若為啟用，那么將再進(jìn)入15s學(xué)習(xí)---總30s

沒有直連檢測：本地不存在阻塞端口，若某個端口斷開，將發(fā)送次優(yōu)BPDU（以本地為根）給其他鄰居交換機(jī)，其他交換機(jī)無視該數(shù)據(jù)，進(jìn)行20s hold time計時，到時時阻塞接口進(jìn)入15s偵聽，15s學(xué)習(xí)=總50s

802.1D 缺點

1、收斂慢

2、鏈路利用率低

802.1配置命令

[sw1]stp mode stp???修改為802.1d算法，當(dāng)下華為默認(rèn)為MSTP；

[sw1]stp priority 4096 ???修改網(wǎng)橋優(yōu)先級

[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp cost ????修改接口cost值

??INTEGER<1-200000000> ?Port path cost

[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp port priority ???修改接口優(yōu)先級

??INTEGER<0-240> ?Port priority, in steps of 16

PVST ?

cisco私有 ????基于vlan的生成樹協(xié)議

在每個vlan內(nèi)，存在一棵樹，每個樹的工作原理同802.1d一致；不同vlan的BPDU區(qū)別在于優(yōu)先級；

優(yōu)先級=4096倍數(shù)+vlan id ??人為僅可修改4096倍數(shù)備份，且只能修改為4096的整倍

僅支持 ?trunk干道封裝為ISL（cisco私有封裝）

PVST + ????

在PVST的基礎(chǔ)，兼容802.1q的trunk封裝；且設(shè)計了部分的加速；

??端口加速（進(jìn)入層連接用戶的接口） ?????上行鏈路加速-針對直連檢測 ?????骨干加速—針對次優(yōu)BPDU

上行鏈路加速僅在接入層設(shè)備上配置，因為配置后，該交換機(jī)將自動加大本地的網(wǎng)橋優(yōu)先級；

在直連檢測條件下阻塞接口將跳過30s，直接進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)--上行鏈路加速

骨干加速所有交換機(jī)均可配置，針對接收到次優(yōu)BPDU的阻塞端口可以跳過20s的hold?time；

缺點：1、收斂慢（加速不徹底） ????2、樹多（僅cisco存在單獨的芯片，友商無法負(fù)荷） ????

快速生成樹 ??

cisco的RSTP ??--- ???基于vlan的快速生成樹 ?- 一個vlan一棵樹 ???pvst+的升級

公有RSTP（802.1w） --- 整個交換網(wǎng)絡(luò)一棵樹 ??????????????????????802.1d的升級

快速的原理：

1. 取消了計時器，而是在一個狀態(tài)工作完成后，直接進(jìn)入下一狀態(tài)；
2. 分段式同步，兩臺設(shè)備間逐級收斂；使用請求和同意標(biāo)記；依賴標(biāo)記位的第1和第6位
3. BPDU的保活為6s；hello time 2s；
4. 將端口加速（邊緣接口）、上行鏈路加速、骨干加速集成了
5. 兼容802.1d和PVST，但802.1d和PVST沒有使用標(biāo)記位中的第1-6位，故不能快速收斂；因此如果網(wǎng)絡(luò)中有一臺設(shè)備不支持快速收斂，那么其他開啟快速收斂的設(shè)備也不能快速；

當(dāng)tcn消息出現(xiàn)時，不需要等待根網(wǎng)橋的BPDU，就可以刷新本地的cam表；

切記:接口默認(rèn)為半雙工時，即便允許RSTP，依然基于慢速的802.1D算法來收斂；

[sw1]stp mode rstp

邊緣接口---用于連接PC的接口，一旦被設(shè)定為邊緣接口；將不再進(jìn)行BPDU的發(fā)送，且不進(jìn)行STP的收斂，直接為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)； ?但若該接口收到了對端的BPDU，將失去邊緣特性，重新正常收斂；

[sw1]interface GigabitEthernet 0/0/1

[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp edged-port enable

[sw1]stp priority ? ?修改網(wǎng)橋優(yōu)先級

??INTEGER<0-61440> ?Bridge priority, in steps of 4096

[sw1]stp root ? ?快速定義根網(wǎng)橋角色

??primary ???Primary root switch

??secondary ?Secondary root switch

[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp port ?priority ? ??修改接口優(yōu)先級

??INTEGER<0-240> ?Port priority, in steps of 16

[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp cost ? 修改接口cost

??INTEGER<1-200000000> ?Port path cost

MSTP/MST/802.1S ????

華為設(shè)備默認(rèn)使用該協(xié)議

繼承了快速生成樹的基礎(chǔ)； ?將多個vlan放置于一個組內(nèi)，基于每個組一棵生成樹；

不同組間的BPDU中優(yōu)先級= 4096倍數(shù)+組號

[r1]stp mode mstp

默認(rèn)存在組0，且所有vlan默認(rèn)處于該組；優(yōu)先級= 32768+0

分組

[sw1]stp enable

[sw1]stp region-configuration

[sw1-mst-region]region-name a????所有設(shè)備應(yīng)在一個組內(nèi)

[sw1-mst-region]instance 1 vlan 1 to 5

[sw1-mst-region]instance 2 vlan 6 to 10

[sw1-mst-region]active region-configuration?????激活當(dāng)前配置（必須配置該指令）

切記：若將創(chuàng)建某個組，但該組內(nèi)的vlan，在本交換機(jī)上沒有創(chuàng)建，同時沒有為該vlan服務(wù)的接口；該組將沒有任何信息；整個交換網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備的分組信息必須完全一致；

定義本地為組1 的主根，組2 的備份根

stp instance 1 root primary ?????優(yōu)先級修改為0

stp instance 2 root secondary ???優(yōu)先級修改為4096

[sw1]stp instance ?1 ?priority ?

??INTEGER<0-61440> ?Bridge priority, in steps of 4096

[sw1]interface GigabitEthernet 0/0/1

[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp instance 1 cost ?

??INTEGER<1-200000000> ?Port path cost

[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp instance 1 port priority ?

??INTEGER<0-240> ?Port priority, in steps of 16

https://blog.csdn.net/xieyunc/article/details/82785340