一篇文章讓你明白STP生成樹協議

文章核心：
1.STP協議是什麼？
2.STP選舉規則
3.STP簡單實驗
4.STP基本配置

一、STP（Spanning Tree Protocol）協議（生成樹協議）邏輯上斷開環路，防止二層網絡的廣播風暴的產生。

二、關鍵問題：

（1）爲什麼要用STP協議？
爲了解決第二層網絡環路問題而又要保證網絡的穩定和健壯性，引入了鏈路動態管理的策略。首先通過阻塞某些鏈路避免環路的產生（避免環路），當正常工作的鏈路由於故障斷開時，阻塞的鏈路立刻激活，迅速取代故障鏈路的位置，保證網絡的正常運行。（生成冗餘鏈路）這就是生成樹（STP）協議。
（2）解決環路問題
避免環路
每個LAN都會選擇一臺設備爲指定交換機，通過該設備的端口連接到根，該端口爲指定端口（ Designated port ）
將交換網絡中所有設備的根端口(RP)和指定端口（DP）設爲轉發狀態（Forwarding），將其他端口設爲阻塞狀態（Blocking）
生成樹經過一段時間（默認值是50秒左右）穩定之後，所有端口要麼進入轉發狀態，要麼進入阻塞狀態。
（3）建立冗餘鏈路讓網絡更穩定
冗餘鏈路可以理解爲備份鏈路，其他鏈路出現問題了備份的冗餘鏈路會代替上去，維持網絡穩定

三、STP收斂過程

說白了就是我在一個階段給你發請求你長時間不迴應，我會結束這個階段進入下一個階段
當網絡的拓撲發生變化時，網絡會從一個狀態向另一個狀態過渡，重新打開或阻斷某些端口。交換機的端口要經過幾種狀態：禁用（Disable）——>阻塞（Blocking）——>監聽狀態（Listenning）——>學習狀態（Learning）——>轉發狀態（Forwarding）
四、STP中根橋，根端口，指定端口的選舉規則：
1.在一個廣播域選擇一個根橋
使用stp協議，會向鄰居s發送BPDU，bridge protocol date unit
交換機向所在廣播域發送的bpdu
內容有：
bridge ID
優先級
mac地址
選舉規則：
主板mac地址，交換機端口mac地址是端口號+主板mac地址得來
查看優先級，mac地址，網橋ID依次查看選取最小的爲根橋
2.每個非根橋選擇一個根端口（RP）
1.路徑成本最低
2.直連的網橋id最小
3.最低發送者端口id最小
3.每個段選擇一個指定端口（DP）
每一個線連接的兩段選一個指定端口，RP的對端肯定是DP
對比bri id優先成爲dp,另一個無身份
4.阻塞非指定端口
沒有身份的會被阻塞掉，稱爲AP，用來防環
指定端口發bpdu,根端口接受
5.個端口狀態
block 非指定端口回到block狀態
listen 監聽bpdu，不能學習mac地址，不轉發數據，維持15秒，確定端口角色！
learn 學習mac地址，不轉發數據，維持15秒
forword 可轉發數據
disable 禁用

五、實驗部分：

1.理解STP中端口角色變化規則
2.掌握基本配置STP協議

一、在Cisco模擬器中拖三臺交換機連接查看他們的默認生成樹情況
我們在圖中也可以看出S0爲根橋兩個端口分別是指定端口
S1兩個端口與S0對應的端口爲根端口，另一個爲指定端口
S2兩個端口與S0對應的爲根端口，另一個爲非指定端口（阻塞端口）
黃色的等代表就是阻塞端口（非指定端口）

S0
Switch#show spanning-tree 
VLAN0001
  Spanning tree enabled protocol ieee
# 根橋的信息



  Root ID    Priority    32769 # 根橋的優先級
             Address     0001.63D0.3450 # 根橋的mac地址
             This bridge is the root # 這個s是根橋
             Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

  Bridge ID  Priority    32769  (priority 32768 sys-id-ext 1)
             Address     0001.63D0.3450
             Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
             Aging Time  20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/1            Desg FWD 19        128.1    P2p # 可以看出與根橋兩個端口都是指定端口
Fa0/2            Desg FWD 19        128.2    P2p # 指定端口

S1
Switch#show spanning-tree 
VLAN0001
  Spanning tree enabled protocol ieee
  Root ID    Priority    32769
             Address     0001.63D0.3450
             Cost        19
             Port        1(FastEthernet0/1)
             Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

  Bridge ID  Priority    32769  (priority 32768 sys-id-ext 1)
             Address     0090.216C.B791
             Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
             Aging Time  20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/2            Desg FWD 19        128.2    P2p # 指定端口，妝髮狀態
Fa0/1            Root FWD 19        128.1    P2p # 根端口（與），轉發狀態


S2
Switch#show spanning-tree 
VLAN0001
  Spanning tree enabled protocol ieee
  Root ID    Priority    32769
             Address     0001.63D0.3450
             Cost        19
             Port        1(FastEthernet0/1)
             Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

  Bridge ID  Priority    32769  (priority 32768 sys-id-ext 1)
             Address     00E0.A3D9.8D5E
             Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
             Aging Time  20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/1            Root FWD 19        128.1    P2p #根端口，處於轉發狀態
Fa0/2            Altn BLK 19        128.2    P2p #阻塞端口，處於block狀態

二、更改根橋，設置備份根橋，查看結果

從圖中可以看出變化S1成了根橋，S0爲備份根橋。如果S1出故障了S0會代替S1稱爲根橋
再次查看Switch生成樹狀態

S0
Switch(config)#spanning-tree vlan 1 root secondary 
Switch#show spanning-tree 
VLAN0001
  Spanning tree enabled protocol ieee
  Root ID    Priority    24577
             Address     0090.216C.B791
             Cost        19
             Port        1(FastEthernet0/1)
             Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

  Bridge ID  Priority    28673  (priority 28672 sys-id-ext 1)
             Address     0001.63D0.3450
             Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
             Aging Time  20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/1            Root FWD 19        128.1    P2p
Fa0/2            Desg FWD 19        128.2    P2p

S1
Switch(config)#spanning-tree vlan 1 root primary
Switch#show spanning-tree 
VLAN0001
  Spanning tree enabled protocol ieee
  Root ID    Priority    24577
             Address     0090.216C.B791
             This bridge is the root
             Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

  Bridge ID  Priority    24577  (priority 24576 sys-id-ext 1)
             Address     0090.216C.B791
             Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
             Aging Time  20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/2            Desg FWD 19        128.2    P2p
Fa0/1            Desg FWD 19        128.1    P2p

S2
Switch#show spanning-tree 
VLAN0001
  Spanning tree enabled protocol ieee
  Root ID    Priority    24577
             Address     0090.216C.B791
             Cost        19
             Port        2(FastEthernet0/2)
             Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

  Bridge ID  Priority    32769  (priority 32768 sys-id-ext 1)
             Address     00E0.A3D9.8D5E
             Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
             Aging Time  20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/1            Altn BLK 19        128.1    P2p
Fa0/2            Root FWD 19        128.2    P2p