企业三层架构：
最重要的思想：冗余（备份）思想。 一套设备中某一根线断掉了，不影响网络通信。
冗余包括：线路冗余—设备冗余—网关冗余—USP（电源冗余）
一、线路冗余：
一旦在交换机上使用冗余，将出现桥接环路。路由器靠路由表转发所以方便管理，而交换机的CAM表是流量自动生成的，无法管理。
二层桥接环路导致的问题：
1）广播风暴（一直转到设备崩溃）
2）CAM表记录翻滚（一直产生重复流量）
3）重复拷贝同一个数据帧
二、STP生成树协议：
由根设备到各个设备只有一条最佳路径，将其他端口逻辑上实施阻塞，当最佳路径故障时，打开阻塞端口恢复通信。
IEEE802.1D：
BPDU 桥协议数据单元：交换机间沟通时使用的数据帧，跨层到二层。默认不属于任何一个vlan，所以存在vlan的设备上，该数据帧基于native vlan发送，所有人都要接收。
3类BPDU：
1）配置BPDU — 拓扑收敛完成后，仅根网桥周期（2s）发送；在没有跟网桥的时候，所有设备仅发送BPDU；
2）TCN–拓扑变更消息（包中不包含任何具体信息，也不会导致网络重新收敛）
由不同的标记位分辨BPDU的包的类型。当一台交换机的阻塞端口链路被断开，那么将标记位中第7位写1，标识拓扑已经改变，该BPDU将发送到根网桥处，根网桥使用标记位第0位，来表示确认；若没有收到ack，那么2s周期发送TCN；根网桥在确认后，将使用BPDU告诉所有的非根网桥，刷新cam表；
默认cam的保存周期为300s。
3）次优BPDU
接收不到根网桥的BPDU，就将自己当做根网桥，发送BPDU，当相连的设备接收到次优BPDU，向其发送根网桥的最优BPDU。
802.1D：算法需要在整个拓扑中，选择4种角色：
1、根网桥（一台交换机） 2、根端口-RP 3、指定端口-DP
4、非指定端口（阻塞端口）-NDP
刚启动时各个设备分别把自己当做根网桥，向所有设备发送BPDU，直到收集到所有BPDU时，选出真正的根网桥并生成拓扑，由根网桥向所有设备发送配置BPDU。
1）根网桥—整个交换网路的中心；通过BPDU来控制整个网络收敛
选举条件—协议ID----BID（桥ID）=网桥优先级+mac地址
关于 MAC地址：正常的透明交换机不拥有mac地址，不能实现stp技术
非透明交换存在–SVI接口，出厂将被烧录mac地址；若有多个，将选择数字最小的来参选
选举规则：先比较优先级，数值小优； 若优先级一致，比较MAC地址，数值小优
网桥优先级：0-65535 默认32768
2）根端口：在每台非根网桥上，有且仅有一个；离根网桥最近的接口，接收来自根网桥的BPDU。
选举规则：
1、比较从该接口进入时的cost值，小优
2、若接口cost值相同，比较接口上级设备的BID，BID最小设备对应的接口为根端口，因为给设备为备份根网桥；
3、再比较上级设备的PID-端口ID—优先级+接口编号
优先级 0-255 默认为128； 先比较优先级，小优；再比较接口编号，小优；
4、若以上参数全部一致，比较本地的PID；小优
3）指定端口：每条链路上有且仅有一个，转发来自根网桥的BPDU；根网桥上全部为指定端口，根端口的对端一定是指定端口；
选举规则：
1、必须从根网桥发出的BPDU，通过该端口向外（出项）转发时消耗的cost值，小优
2、若出向cost值相同，比较本地的BID，小优
3、本地BID相同，比较本地的PID，小优
4、本地PID相同，直接阻塞该端口
4）非指定端口—NDP 阻塞端口
以上所有角色选举完成后，剩余的全部接口为非指定；其状态为阻塞；
注：阻塞端口并不是关闭接口，依然可以接收到数据帧，但不转发数据帧；可以正常识别BPDU；
Cost值：cost值是在进入交换机时，才叠加该段链路的开销；
10M = 100
100M =19
1000M=4
10000M=2
10000M=1
生成树协议一旦运行将自动选择出所有的角色，当默认可能不是最佳结构，需要管理员手工干预，尤其根网桥一定放置在汇聚层；
802.1D的端口状态
Down — 接口指示灯未亮（模拟器为红色） 接口未工作
侦听----（15s） 接口指示灯为橙色 各台交换机收发BPDU，选举出各种角色
学习----（15s） 接口指示灯为橙色 交换机上的各个未阻塞接口学习各个用户的MAC地址，
生成cam表
转发-----接口指示灯为绿色 指定端口和根端口在学习状态完成后进入–转发用户流量
阻塞-----接口指示灯为橙色 非指定端口在侦听完成后就进入
结论：802.1D必须在指示灯为绿色时，才开始转发用户流量；
802.1D算法的收敛时间
1、初次收敛为30s
2、结构变化----1）存在直连检测—本地的根端口断开后，之后仅一条阻塞端口连接于其他交换机；本地不能发出tcn或也发不出次优BPDU；那么只能本地的阻塞端口
进行收敛–30s
2）没有直连检测—本地根端口断开后，可以向其他交换机的阻塞端口发送次优BPDU；对端交换机在收到次优BPDU后，将忽略该数据帧，而是进行20shold time；之后再收敛该接口----20s hold time+30s收敛=50s
802.1D算法的缺点：
1、收敛速度慢
2、链路利用率低—备份链路正常始终不工作
PVST （cisco私有—基于vlan的生成树，比802.1D功率高）
因为cisco有独立运行芯片，所以可以实现一个Vlan一个生成树。每棵独立的树，依然使用802.1d算法收敛。
不同vlan的网桥优先级不同：32768+vlan id；人为可修改32768的部分，且只能以4096的倍数来进行修改。
一台设备若希望加入某棵vlan的树，条件是该交换机存在该vlan；该交换机存在该vlan的活动接口或者存在trunk干道。
缺点：1、私有 2、树多较难管理 3、收敛慢 4、trunk干道仅支持ISL封装
PVST+（中低端cisco交换机默认运行的协议）
1、兼容802.1q trunk干道封装 2、可以做部分的加速优化
干涉选举的命令：
Switch(config)#spanning-tree vlan 2 priority 28672 修改设备的网桥优先级
本地成为vlan1 的主根，vlan2 备份根；建议在两台汇聚层设备上分流，互为备份；不一定生效—主根的意思是自动降低本地2个4096优先级，备份降1个；
sw1(config)#spanning-tree vlan 1 root primary
sw1(config)#spanning-tree vlan 2 root secondary
修改接口优先级或接口cost值
CORE(config)#interface f0/1
CORE(config-if)#spanning-tree vlan 1 ?
cost Change an interface’s per VLAN spanning tree path cost
port-priority Change an interface’s spanning tree port priority
部分加速
1、端口加速
sw1(config)#interface f0/7
sw1(config-if)#spanning-tree portfast 用于连接用户的接口；
跳过生成树选举，直接进入转发状态；切记不得配置于连接trunk干道接口
sw1(config-if-range)#switchport host 将接口定义为主机接口–连接PC的接口
修改模式为access，开启portfast
2、上行链路加速—仅用于接入层设备
在设备上运行上行链路加速后，若该设备满足直连检测条件；那么将阻塞端口直接变为根端口，进入转发状态；
CORE(config)#spanning-tree uplinkfast
注：开启后，该交换机的网桥优先级和cost值，将倍增；迫使该设备在默认情况下不会成为根网桥，且阻塞端口处于该设备；故该命令只敢在接入层设备配置
3、骨干加速–所有交换机
若一个阻塞端口收到次优BPDU时，将20s hold time+30s收敛，开启骨干加速后；省略20s的hold time；
优点：
1.一个vlan一棵树，提高链路的利用率；
2.部分加速
3.兼容802.1q
缺点：
1.树多，不好管理
2.加速不够彻底
RSTP-RPVST（快速的PVST协议）cisco私有
公有组织802.1w
两种协议的提速原理一样，但Cisco有独立运行芯片，可作用于对个VLan，802.1W只有一个生成树。
快速的原理：
1、取消了计时器，而是在一个状态工作完成后，直接进入下一状态；
2、分段式同步，两台设备间逐级收敛；使用请求和同一标记；依赖标记位的第1和第6位
3、BPDU的保活为6s；hello time 2s；
4、将端口加速（边缘接口）、上行链路加速、骨干加速集成了
5、兼容802.1d和PVST，但802.1d和PVST没有使用标记位中的第1-6位，故不能快速收敛；因此如果网络中有一台设备不支持快速收敛，那么其他开启快速收敛的设备也不能快速；
6、当tcn消息出现时，不需要等待根网桥的BPDU，就可以刷新本地的cam表；
状态变化：将阻塞状态和侦听状态 合为丢弃状态
角色变化：将非指定端口为AP-替代接口 BP-备份接口
无论AP还是BP其实就是802.1D中的阻塞端口，AP为对端设备，BP为本端设备；
启动快速生成树，所有交换机全部需启动；
sw1(config)#spanning-tree mode rapid-pvst
注：所有干涉选举的命令和pvst+一致；
默认接口为半双工（10M）时，接口类型为共享；全双工时为点到点；
共享型接口依然运行慢速生成；只有点到点接口可以快速；
故建议将共享型接口修改为点到点型
sw1(config)#interface range ethernet 0/0 -1
sw1(config-if-range)#spanning-tree link-type point-to-point