網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)與運維在高可靠性園區(qū)網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)一般會配置冗余機(jī)制（雙電源、STP、VRRP等），對于二層交換網(wǎng)絡(luò)來說，我們經(jīng)常使用環(huán)路來做冗余（雙向可達(dá)），但環(huán)路本身會帶來危害（廣播風(fēng)暴問題、MAC地址漂移問題），生成樹協(xié)議（STP）即是一個破除二層環(huán)路危害的協(xié)議，STP通過在環(huán)路中進(jìn)行一系列的選舉，最終會將環(huán)路中的某個端口阻塞掉（AP口）。提高篇項目5

生成樹與STP基本算法一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、掌握交換環(huán)路的危害和防范；2、掌握STP消除交換環(huán)路的基本概念和算法；3、掌握STP的配置；4、了解RSTP、MSTP的特點和優(yōu)勢。二、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D提高篇項目5

生成樹與STP基本算法三、環(huán)境與設(shè)備要求1、按下列清單準(zhǔn)備好網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并依圖示搭建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；2、在交換機(jī)上進(jìn)行STP配置，并驗證結(jié)果。提高篇項目5

生成樹與STP基本算法設(shè)備型號數(shù)量交換機(jī)S37003集線器HUB1四、認(rèn)知與配置過程1、在拓?fù)洌á瘢┥吓渲肧TP并驗證結(jié)果1.1查看并記錄三臺交換機(jī)的MAC地址可以看到SW1的MAC地址為：4c1f-cce2-4848提高篇項目5

生成樹與STP基本算法[SW1]displayinterfaceVlanif1Vlanif1currentstate:UPLineprotocolcurrentstate:DOWNDescription:RoutePort,TheMaximumTransmitUnitis1500Internetprotocolprocessing:disabledIPSendingFrames'FormatisPKTFMT_ETHNT_2,Hardwareaddressis4c1f-cce2-4848按同樣方法記錄SW2和SW3的MAC地址，如下表所示。提高篇項目5

生成樹與STP基本算法設(shè)備MAC地址大小順序SW14c1f-cce2-4848大SW24c1f-cc64-42d9中SW34c1f-cc2b-2265小1.2配置三臺交換機(jī)的STP模式為STP接下來觀察默認(rèn)情況下，STP根交換機(jī)的選舉情況：可以看到根交換機(jī)的RID（Root-bridgeID）為“32768.4c1f-cc2b-2265”，即SW3。STP選舉跟交換機(jī)的規(guī)則是比較所有交換機(jī)的BID（BridgeID），BID由兩部分組成：“優(yōu)先級.MAC地址”，越小越優(yōu)先。默認(rèn)情況下，優(yōu)先級為32768，取值范圍是0-61440，優(yōu)先級必須是4096的整數(shù)倍，比如：0、4096、8192等。提高篇項目5

生成樹與STP基本算法[SW1]stpmodestp[SW2]stpmodestp[SW3]stpmodestp[SW1]displaystp1.3配置SW1為根交換機(jī)接下來觀察STP根交換機(jī)的選舉情況：可以看到根交換機(jī)的RID（Root-bridgeID）為“0.4c1f-cce2-4848”，即SW1。1.4觀察SW1的STP端口狀態(tài)可以看到SW1的E0/0/1和E0/0/2口均為指定端口（DP，DesignatedPort），DP口即為向下游轉(zhuǎn)發(fā)BPDU的端口，處于正常轉(zhuǎn)發(fā)（Forwarding）狀態(tài)。大多數(shù)情況下，根交換機(jī)的所有端口均為指定端口（除非根交換機(jī)接收到了自己發(fā)送的BPDU）。提高篇項目5

生成樹與STP基本算法[SW1]stppriority0[SW1]displaystp[SW1]disstpbrief接下來查看E0/0/2口的STP狀態(tài)。接下來觀察STP根交換機(jī)的選舉情況：可以看到E0/0/2口的PID（PortID）為“128.2”，PID由兩部分組成：“優(yōu)先級.端口編號”，越小越優(yōu)先。默認(rèn)情況下，優(yōu)先級為128，取值范圍是0-240，優(yōu)先級必須是16的整數(shù)倍，比如：0、16、32等。配置端口的優(yōu)先級可以使用命令“stpportpriority”。1.5觀察SW2的STP端口狀態(tài)可以看到SW2的E0/0/1口為根端口（RP，RootPort），RP口是距離根交換機(jī)最近的端口，每臺交換機(jī)必須選舉一個唯一的根端口，選舉規(guī)則是比較各端口上收到的BPDU中的四個向量值（越小越優(yōu)先，簡寫為{RID,RPC,BID,PID}）。提高篇項目5

生成樹與STP基本算法[SW1]displaystpinterfaceEthernet0/0/2[SW2]disstpbriefRID：即根交換機(jī)的IDRPC：即根路徑開銷（RootPathCost），計算方法是累計入端口的開銷值，華為默認(rèn)的端口開銷值是200000，比如SW2的E0/0/1口的RPC值為200000，但E0/0/2口的RPC值為400000。BID：即發(fā)送BPDU的交換機(jī)的ID，STP規(guī)定只有根交換機(jī)才能主動發(fā)送BPDU，其他非根交換機(jī)只能轉(zhuǎn)發(fā)BPDU，轉(zhuǎn)發(fā)的同時會修改BPDU中的BID和PID為本地交換機(jī)。PID：即發(fā)送BPDU的交換機(jī)的端口ID如果比較結(jié)果均完全相同，則比較本地交換機(jī)的PID，越小越優(yōu)先。SW2的E0/0/2口為阻塞端口/替換端口（AP，AlternatePort），AP口是指該端口上接收到的BPDU比本地存儲的BPDU更優(yōu)，處于阻塞（Discarding）狀態(tài)。比如對于SW2的E0/0/2口來說，接收到的BPDU（經(jīng)SW3的E0/0/1口發(fā)出）和本地存儲的BPDU（經(jīng)SW1的E0/0/1口發(fā)出）中的RID、RPC均相同，但接收BPDU的BID更優(yōu)（因為SW3的BID更小）。提高篇項目5

生成樹與STP基本算法1.6觀察SW3的STP端口狀態(tài)可以看到SW3的E0/0/1口為指定端口（DP，DesignatedPort），DP口即為向下游轉(zhuǎn)發(fā)BPDU的端口，處于正常轉(zhuǎn)發(fā)（Forwarding）狀態(tài)。大多數(shù)情況下，DP口是因為接收到的BPDU比本地存儲的BPDU更次。SW3的E0/0/2口為根端口（RP，RootPort），選舉規(guī)則如同SW2的E0/0/1口。2、在拓?fù)洌á颍┥吓渲肧TP并驗證結(jié)果2.1查看并記錄兩臺交換機(jī)的MAC地址略2.2配置兩臺交換機(jī)的STP模式為STP修改SW4的STP優(yōu)先級為0，其他略。提高篇項目5

生成樹與STP基本算法[SW3]disstpbrief2.3觀察SW4的STP端口狀態(tài)可以看到SW4的E0/0/1和E0/0/2口均為DP口，說明SW4為根交換機(jī)。2.4觀察SW5的STP端口狀態(tài)可以看到SW5的E0/0/1口為RP口，E0/0/2口為AP口。這是因為通過比較兩個端口收到的BPDU向量{RID,RPC,BID,PID}后，發(fā)現(xiàn)E0/0/1口的PID更優(yōu)（由SW4的E0/0/1口發(fā)出），因此標(biāo)記為根端口（RP口），E0/0/2口會在選舉出根端口之后被標(biāo)記為阻塞端口（AP口）。提高篇項目5

生成樹與STP基本算法[SW4]disstpbrief[SW5]disstpbrief修改SW4的E0/0/2口的STP端口優(yōu)先級。再次查看SW5的STP端口狀態(tài)。可以看到SW5的E0/0/2口變成了RP口。這是因為修改了優(yōu)先級后，SW4的E0/0/2口比E0/0/1口更優(yōu)了（STP端口默認(rèn)優(yōu)先級為128，越小越優(yōu)先）。提高篇項目5

生成樹與STP基本算法[SW4-Ethernet0/0/2]stpportpriority0[SW5]disstpbrief3、在拓?fù)洌á螅┥吓渲肧TP并驗證結(jié)果3.1查看并記錄兩臺交換機(jī)的MAC地址略3.2配置兩臺交換機(jī)的STP模式為STP修改SW6的STP優(yōu)先級為0，其他略。3.3觀察SW7的STP端口狀態(tài)可以看到SW7的E0/0/1口為RP口，E0/0/2口為AP口。這是因為通過比較兩個端口收到的BPDU向量{RID,RPC,BID,PID}后，發(fā)現(xiàn)二者完全相同，此時只能通過比較本地交換機(jī)的PID來選舉，根據(jù)越小越優(yōu)的原則，E0/0/1口被選舉為根端口。提高篇項目5

生成樹與STP基本算法[SW7]disstpbrief修改SW7的E0/0/2口的STP端口優(yōu)先級。再次查看SW7的STP端口狀態(tài)。可以看到SW7的E0/0/2口變成了RP口。提高篇項目5

生成樹與STP基本算法[SW7-Ethernet0/0/2]stpportpriority0[SW5]disstpbriefMSTIDPortRoleSTPStateProtection0Ethernet0/0/1ALTEDISCARDINGNONE0Ethernet0/0/2ROOTLEARNINGNONE五、測試并驗證結(jié)果STP選舉結(jié)果與預(yù)期值相同，理論與實訓(xùn)一致。提高篇項目5

生成樹與STP基本算法六、項目小結(jié)與知識拓展1.冗余鏈路與生成樹協(xié)議STP交換網(wǎng)絡(luò)中使用冗余鏈路提高可靠性。冗余鏈路帶來環(huán)路風(fēng)險，導(dǎo)致廣播風(fēng)暴和MAC地址表不穩(wěn)定。STP消除環(huán)路，同時保持網(wǎng)絡(luò)可靠性。STP標(biāo)準(zhǔn)：STP（802.1D）、RSTP（802.1W）、MSTP（802.1S）。2.STP原理通過構(gòu)建一棵樹消除環(huán)路。根橋和非根橋概念，BPDU信息交互。提高篇項目5

生成樹與STP基本算法3.STP端口角色指定端口：轉(zhuǎn)發(fā)配置BPDU，每個網(wǎng)段唯一。根端口：非根交換機(jī)去往根橋的最優(yōu)路徑端口。阻塞端口：只接收流量，不轉(zhuǎn)發(fā)。4.STP端口狀態(tài)Forwarding：轉(zhuǎn)發(fā)用戶流量和BPDU。Learning：構(gòu)建MAC地址表，不轉(zhuǎn)發(fā)用戶流量。Listening：轉(zhuǎn)發(fā)BPDU，不轉(zhuǎn)發(fā)用戶流量。Blocking：僅接收處理BPDU。Disabled：不處理轉(zhuǎn)發(fā)BPDU和用戶流量