用于在以太网中进行防环
以太网环路得影响：
1.可能会出现广播风暴
2.可能会出现MAC地址表震荡
3.主机可能收到重复的数据帧
STP消除环路的思路：通过阻塞网络中的部分链路，让交换机之间形成树状拓扑结构，从而消除网络中的环
路， 阻塞的链路会通过报文来检测网络的状态，如果检测到主链路失效，则被阻塞的
链路会重新变为转发状态
STP选举：（所有STP的选举，均是数值越小越优先）
1.在所有交换机中选举最优设备作为根桥。
根桥：是STP拓扑的根桥
优先BID最小的设备作为根桥。
BID：包含以下两个参数，桥ID，用于STP选举中判定交换机优劣的参数
1.桥优先级（默认值为32768，必须是4096的倍数，取值范围0-61440）
2.MAC
2.所有非根桥交换机选举根端口
根端口（RP）：是非根桥交换机到达根桥的最优路径
根桥交换机没有根端口
1.优选到达根桥开销总和最小的路径
2.如果路径开销值相同，则优选上游设备BID较小的路径
3.优先上游设备PID较小的路径
PID：端口ID，端口优先级（0-240 默认值为128配置时必须时16的倍数）+端口编号
4.比较自身PID，PID较小的端口成为根端口
3.在每个网段内选举指定桥，指定桥在该网段内最优的端口称为指定端口
1.优先到达根桥路径开销最小的设备。
2.如果开销相同，则优选BID较小的设备为指定桥
3.如果指定桥在该网段内有多个端口，则PID较小的端口为指定端口
4.所有非根桥非指定端口被阻塞，阻塞的端口不会为用户转发数据使用。
BPDU：桥协议数据单元，STP用于选举的协议报文
配置BPDU：用于STP的计算，如果没有特殊说明，一般BPDU均指定配置BPDU
BPDU字段：
1.协议标识信息：在标准STP中置为0
2.协议版本标识信息：在标准STP中置为0
3.BPDU类型：配置BPDU置为0x00
TCN BPDU为0x80
4.FLAG：共8bit，但在标准STP中只用到其中2个bit
最高位TCA bit (用于拓扑改变确认)
最低位TC bit (用于拓扑改变)
5.RID：表示当前根桥设备的桥ID
6.RPC：根路径开销，表示该设备到达根桥的开销总和
7.BID：表示发出该BPDU设备的桥ID
8.PID：表示发除该BPDU的端口的信息
9.message age：用于BPDU的传递范围控制。当message=max age 时，BPDU不再向下传递
10.max age :可以用于限定BPDU的传递边界，并且Max表示BPDU存活的最大时间，默认为20秒
11.hello time : 表示BPDU发送间隔时间，默认值为2秒
12.forwarding delay：转发时间，默认值为15秒，用于STP的状态转变等待
STP中的开销计算：交换机从端口接收BPDU时，会将BPDU中的RPC和自身的端口开销进行累加，得到
自身到达根桥的开销值，RPC和发出BPDU接口的开销无关，RPC表示发出该BPDU
设备到达根桥的总开销
STP中的开销于链路带宽有关，带宽值越大开销值越小
show spanning-tree
spanning-tree cost 50 //调整接口开销值
spanning-tree mode rapid-pvst //修改STP模式 //显示RSTP
spanning-tree vlan 1-4094 priority 0 //设置vlan1到4094的桥优先级为0
桥优先级的值必须是4096的倍数
show spanning-tree root //查看根桥
TCN BPDU：拓扑改变通知 BPDU ，用于STP中拓扑改变通知
STP类型：
公有STP
CST：IEEE 802.1D（最早的生成树），时所有STP协议的计算标准，
RSTP：IEEE 802.1W ,在STP的基础上，增加快速收敛特性，可以实现更快的拓扑收敛
MSTP：IEEE 802.1S，可以在网络中实现多个实例的配置，将不同的VLAN划入相应的实例中，实现 基于实例计算生成树拓扑（不同的vlan,阻塞端口不一样）
思科私有STP
PVST+：每VLAN生成树，为每个VLAN单独计算STP拓扑，每份拓扑计算采用802.1d方式计算
RPVST+：快速每VLAN生成树，为每个VLAN单独计算STP拓扑，每份拓扑计算采用802.1W方式计算
思科交换机中只支持：MSTP、PVST+、RPVST+
—————————————————————————————————-
STP的状态：
disable：失效状态，表示该端口未开启，不能转发数据，不能收发BPDU，不会学习mac地址
blocking：阻塞状态，是阻塞端口的稳定状态，可以接收BPDU，但不会发送BPDU，不能学习MAC地址
不能为用户转发数据
listening：监听状态，是一个过渡状态，在该状态下用于确定端口的角色是DP还是RP，可以收发BPDU
不会学习MAC地址，不能为用户转发数据
learning：学习状态，是一个过渡状态，在该状态下提前构建MAC表项，防止接口出现大量未知单播泛
洪. 可以收发BPDU,可以学习MAC地址。不能为用户转发数据
forwarding ：转发状态，是根端口和指定指定端口的最终状态，可以收发BPDU,可以学习MAC地址，
可以 为用户转发数据
1：端口初始化，并将计算STP
2：端口被禁用
3：端口角色被选为指定端口或根端口
4：端口角色被选为阻塞端口
5：forwarding delay计时器超时
STP：收敛时间30-50秒
RSTP：具有快速收敛特性，可以实现STP的快速收敛
1.端口角色的改变：
AP（替代端口）：是根端口的备份路径
AP端口是由于收到了其他交换机发来的更优的BPDU而阻塞的端口
BP（备份端口）：是指定端口的备份路径
BP端口是由于收到了自身交换机发来的更优BPDU而阻塞的端口
根端口的快速切换机制：
如果一个AP端口转变RP时，再RSTP中可以立刻进入转发状态，无需等待两次转发延迟
2.PSTP精简了STP的状态，将5种状态变为3种
discarding < disable、blocking、listening
丢弃状态，交换机不为用户转发数据，同时不学习MAC地址表项
↓ 等待一下转发延迟：15s
learning
学习状态，交换机会学习MAC地址信息，但不为用户转发数据
↓ 等待一下转发延迟：15s
forwarding
转发状态，交换机会学习MAC地址信息，并可以为用户转发数据
3.RSTP中充分利用了BPDU中的FLAG 8个字段：
8：TCA：拓扑改变确认
7：Agreement：同意位，用于PSTP中的P/A机制
6：forwarding：转发位，如果转发位，置位表示该端口可以转发用户数据
5：learning：学习位，如果学习位，置位表示当前端口支持MAC地址的学习
43：端口角色位：
如果端口角色置位11：表示当前端口为指定端口
10：表示当前端口为根端口
01：表示当前端口为AP或BP端口
2：Proposal：提议为，用于RSP中的P/A机制
1：TC：拓扑改变
拓扑改变：当STP计算完毕后，交换机中的MAC地址信息可能存在错误的路径， 需要刷新MAC地址表
此时通过STP的BPDU中的TC bit来实现MAC地址的刷新
STP的拓扑改变的过程：
1.发生拓扑改变的交换机会向根端口方向发送TCN BPDI，用于通知拓扑改变
2.上游交换机收到TCN后，会将配置BPDU中的TCA bit置位，用于确认TCN，同时也会向根端口
方向转发TCN BPDU。
3.最终TCN会被转发到根桥交换机，根桥收到TCN后，也会发送TCA进行确认，同时根桥会在后续的
BPDU中将TC bit置位（共20+15s）
4.收到TC的交换机，会从指定端口转发该BPDU，从而将TC泛洪到全网，并且进行MAC地址表
的清空
原本MAC地址的老化时间如果大于15s，则直接转变为15s,如果小于15s,则时间不变
4.RSTP对BPDU的处理发生了改变：
1.邻居设备的故障检查在STP中是通过BPDU的老化被动检查，在RSTP中每台设备会主动发送BPDU（STP设备
只能转发根桥的BPDU）如果3次BPDU没有收到，则认为对端设备失效
2.在STP中阻塞端口不会发送BPDU，而RSTP中，阻塞端口也可能发送BPDU，通过恢复最优的BPDU，通知下
行设备网络现状，实现快速收敛
5.RSTP新增了边缘端口机制：
边缘端口：当接入终端设备时，可以立即进入转发状态，无需等待2此转发延迟，在思科设备中称为
portfast端口
portfast配置：
1.直接接口下配置
spanning-tree porfast edge
2.在全局模式下配置
spanning-tree portfast edge default //将所有access接口配置位portfast
如果收到BPDU后，会放弃portfast特性
RSTP快速收敛：
1.根端口快速切换机制
2.邻居失效的检测（STP依靠计时器超时来检测，而RSTP可以主动检测）
3.边缘端口机制
4.P/A机制
P/A机制的目的：让交换机之间的根端口喝指定端口的链路能顾快速进入转发状态
P/A机制得工作过程：（P：proposal A：Agreement）
1.非转发状态得指定端口在发送BPDU时会将P置位，表示提议进入快速转发状态
2.下行设备会进行同步（将所有得指定端口状态变为阻塞状态，阻塞端口和边缘端口状态不变）
同步后会在根端口方向发送BPDU，并且将A置位，表示同意进入快速转发状态
3.收到A得指定端口，会立刻进入转发状态，从而实现根端口和指定端口链路快速转发
4.被同步得指定端口，也会向下发送P，如果下行设备可以回复A，则也可以通过P/A机制实现快速转发
P/A机制得条件：P/A机制只发生于交换机P2P link ,shared link不会出现P/A的协商
PSTP的状态改变：
1.RSTP拓扑改变条件发生变化
一个非边缘端口状态迁移到Forwarding时，称为RSTP的拓扑改变
2.发生拓扑改变的交换机会以自身为中心向外之间扩散TC，TC扩散的时间为2次hello time 的时间
3.TC从除了边缘端口以外的所有指定端口和根端口发送
4.收到TC的交换机会清除MAC地址信息（边缘端口不清除，接收TC的端口不清除）
————————————————————
STP的快速收敛以及保护机制：
1.uplinkfast：在STP中可以让阻塞端口变为根端口时，快说进入转发状态，无需等待转发延迟，效果类似于RST中
的根端口切换机制，在RPVST+中无需配置
spanning-tree uplinkfast
2.backboenfast：配置了backbonefast的交换机如果在阻塞端口收到次优BPDU，则会再根端口方向发送RLQ（根链路查询）RLQ最终会发往根桥，如果配置，则需要在所有交换机中启动该功能
3.portfast：以上有
4.BPDU Guard : BPDU保护，用于在终端接口防止用户私自接入交换机
当用户在接口配置了BPDU Guard后，如果检测到了BPDU报文，交换机会将会接口置位err-disable状态，从
而拒绝设备接入
spanning-tree portfast edge bpduguard default //将已经配置为portfast的端口开启BPDU Guard功能
全局模式下配置
接口配置BPDU GUARD ，收到BPDU后会进入err-lisable，=down 需要手工将接口重启
spanning-tree bpduguard enable
errdisable recovery：可以实现让进入err disable的接口自动恢复 可以配合BPDU GUARD
errdisable recovery cause bpduguard //选择因bpduguard而导致的errdisable
errdisable recovery interval 30 //默认为300s
5.BPDU filter: BPDU过滤，用于在交换网络的边界，防止其他的STP网络对当前网络的影响
接口下：spanning-tree bpdufilter enable
如果BPDU FILTER和BPDU GUARD同时配置，则BPDU FILTER优先级更高，BPDU GUARD不生效
全局模式下：spanning-tree portfast edge bpdufilter default
让所有portfast接口开启BPDU filter功能
6.root guard：根防护，可以在根桥或其他交换机的指定端口进行配置，防范用户在网络中接入更优的交换机来
抢占根桥，配置了ROOT GUARD的端口一旦收到更优的BPDU，则会阻塞该端口。
接口下：spanning-tree guard root
7.loop guard：环路保护，配置环路保护可以防范网络中因为单向链路故障所导致的环路。
配置了loop guard的AP端口，如果长时间没有收到BPDU，则不会转变为指定端口，但如果收到
BPDU次于自身缓存的BPDU，则可以转变为指定端口
UDLD：是一种思科私有的二层协议，可以用于检测网络中的链路是否存在单向链路故障，如果检测到单向链路
故障，则将接口置于err-disable状态
FlexLinks配置
interface f0/1 \进入主接口
switchport backup int f0/2 \设置一个备用接口
MST：多实例生成树
stp rstp:所有vlan共享同一个STP拓扑实例（单实例）
单实例生成树的缺点：
1.可能会导致部分vlan无法通信
2.可能会导致网络中出现二层的次优路径
3.无法实现负载均衡，所以带宽资源的利用率较低
MST域：如果一些交换机具备相同的参数（域名，修订版本号，实例映射关系），则这些交换机再同一个MST域中。
实验需求配置：
1.交换机之间互联的链路配置为trunk
2.创建VLAN 10 - 20
3.创建的相关VLAN 让所有奇数vlan 以SW1为根。sw2为备份根
spanning-tree mst 1 pri 4096
spanning-tree mst 2 pri 0
4.创建的相关VLAN 让所有奇数vlan 以SW2为根。sw1为备份根
CST：公共生成树，所有交换机共同计算的STP拓扑
IST：内部生成树，在每个MST域中的STP拓扑
IST的域根：在IST中最优交换机，称为IST的根域，再CST计算时，一个MST域会被看成一台交换机计算，该
“交换机”的BID使用根BID信息
域边端口：MST域之间互联的端口称为域边缘端口
若有收获，就点个赞吧
0 人点赞
