STP生成樹

一、為什么會有STP

         我們要從交換機的工作原理開始講，如下圖，在交換機的連接中，經常會有一條備用的鏈接線，但這樣就容易使交換機間出現一直循環的環路，LW2發數據給1，LW1收到數據信息后開始廣播，會從0/0/3發送廣播，也會從0/0/2發送廣播，LW3收到數據又會廣播給LW1,而LW2收到LW1發來的廣播又會發送給LW1,由LW3發送來的廣播也會發送給LW1,這樣就形成了無限循環的環路，也是廣播風暴，最終會導致網絡資源耗盡，交換機死機。為了解決這個問題，有了STP
         ![](https://s1.51cto.com/images/blog/201805/08/d25db7e0d5eea9962b5701f0f461cb17.png?x-oss-process=image/watermark,size_16,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_90,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)

二、.STP概念及作用

-----Spanning Tree Protocol 生成樹協議

邏輯上斷開環路，防止廣播風暴的產生(在提供2層冗余鏈路的情況下，防止2層數據轉發環路的發生)
當線路故障，阻塞接口被激活，恢復通信，起備份線路的作用

三、報文：BPDU-bridge protocol data unit 橋接 協議 數據 單元

四、原理：

    1.確定交換機的角色
    2.確定端口的角色
    3.確定端口狀態
   4.最終形成邏輯結構無環拓撲
![](https://s1.51cto.com/images/blog/201805/08/601b1667a7d59d09fac5c0cf68dc823b.png?x-oss-process=image/watermark,size_16,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_90,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)
    （1）.角色：**根網橋**（根交換機）：網橋ID是唯一的，交換機之間選擇BID最小的交換機作為網絡中的根網橋，

判斷規則：首先比較優先級，越小越好，默認值32768。如果優先級相同，比較MAC,越小越好

（2）端口角色：根端口：與根網橋相連接的對面的端口就是根端口。僅存在于非根交換機，有且只有1個，距離根交換機最近 判斷依據：到根網橋最低的根路徑成本?直連的網橋ID最小?端口標識最小
路徑成本：默認千兆鏈路成本為20000 百兆為200000
端口標識：端口標識越小越優先，由端口優先級和端口號決定，優先級可配置，默認值128
指定端口：在任何一個網段中，都有，并且只有1個，距離根交換機最近
非指定端口(阻塞端口)：其他的所有的端口，都稱之為“非指定端口”

（3）.端口狀態：
#down：禁用，強制關閉
#listening：偵聽：構建活動拓撲
#learning：學習：構建網橋表
#forwarding：轉發：發送/接收用戶數據
#blocking：阻塞：只接收BPDU

五、BPDU

                （1）包含的關鍵字段：根網橋ID，根路徑成本，發送網橋ID，端口ID
                （2）工作過程：當交換機啟動時，假定自己是根網橋，在向外發的BPDU中根網橋ID字段填寫自己的網橋ID,當全網所有的交換機接收到全部的 BPDU并作比較后，就可以選擇出唯一的一個根網橋

六、STP的收斂

                （1）交換機端口的5中STP狀態
                ![](https://s1.51cto.com/images/blog/201805/08/2aee957033b08bc32edc290986053d09.png?x-oss-process=image/watermark,size_16,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_90,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)
                （2）STP的3種計時器
                Hello 時間 -----轉發延遲----最大老化時間
                0-20s:阻塞
                20-35s：傾聽
                35-50s: 學習

七、MSTP

       （1）MSTP多進程是基于STP協議的增強性技術，將二層交換設備上的端口綁定到不同的進程中，并以進程為單位進行STP協議計算，不在同一個進程內的端口不參與此進程中MSTP協議計算，從而實現各個進程內的生成樹計算相互獨立，互不影響
        （2）MSTP網絡中包含1個或多個MST域（MST region），每個MST region中包含一個或多個MSTI.組成MSTI的是運行生成樹協議的交換設備
        （3）MSTP兼容STP
  既可以快速收斂，又提供了數據轉發的多個冗余路徑，在數據轉發過程中實現vlan數據的負載均衡