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产生背景

STP的发展 

1、802.1D

2、PVST（cisco）

3、PVST +(在PVST的基础上进行了升级)

4、快速生成树

5、MSTP/MST/802.1S （华为设备默认使用该协议）

产生背景

三层架构：

冗余— 线路、设备、网关、电源UPS

3层架构：线路冗余—二层桥接环路

导致问题：  设备性能长时间超负荷，最终导致过热，重启

1、广播风暴

2、交换机MAC表翻滚   在同一台交换上，同一个MAC地址只能映射到唯一接口

3、同一数据帧重复拷贝

STP的发展 

STP—在一个交换网络中，逻辑的阻塞部分接口；形成从源到目标唯一路径；

        当可用路径故障时，在打开部分的阻塞接口，来继续网络通讯；实现线路备份

STP的标准：

802.1D、PVST、PVST+、802.1W、802.1S、RSTP、MSTP

1、802.1D

（1）根网桥（一台交换机）

一个交换网络内，仅存在一台根网桥；整颗树形结构的中心；负责管理整颗树；周期发送BPDU；

比较BPDU中的BID=桥ID = 网桥优先级+ mac地址

先比较优先级   0-65535 默认32768   越小越好 

若优先级相同，比较设备的MAC地址    MAC地址的数值越小越好

（2）根端口

在每台非根网桥上有且仅有一个接口； 本地离根网桥最近的接口；负责周期接收来自根网桥的BPUD，同时用于转发用户的数据；不会阻塞

a. 比较从根网桥发出BPDU后，通过该接口进入交换机，最小的cost值；

b. 若本地多个接口入向cost值一致，比较上级（上一跳）设备的BID，小优；

假设图中SW1为跟网桥，在进入SW4的cost值一致，则比较上一级SW2/3的BID，BID小的交换机所连接的SW4端口即为跟端口

c. 若以上参数一致，比较上级（上一跳）的PID，小优

      先比较接口优先级，小优；若优先级相同，比较接口编号，小优；

下图SW1为跟网桥，到达SW3两个端口的cost值一致，上一级为同一交换机SW2，即BID也相同，则比较上一级的PID

S 

d. 若以上参数一致，比较本地的PID，小优；

PID：port-ID = 接口优先级+接口编号，优先级 0-255 默认128 小优，编号小优

如果图中间接了一台集线器，则进入交换机SW3的cost值、上一级的BID和PID都相同，则比较SW3自己的PID

（3）指定端口 

在每条STP链路上有且仅有一个接口，负责转出根网桥的BPDU，同时转发用户数据，不会阻塞；

所有根端口对端为指定端口，根网桥上所有端口为指定端口；

a. 比较转出根网桥BPDU最小cost；  出方向cost值

b. 若出向cost值相同，比较本地的BID，小优

图中SW2和cost3之间的出方向cost值相同，则比较他们的BID

c. 比较本地的PID，小优

如果BID也相同，肯定连接到同一台交换机上，即比较SW2出方向端口的PID

d. 本地PID相同—自接阻塞

如果下边接一台没有STP的集线器，而且出接口形成环路，则跟网桥SW1会自接阻塞

 （4）非指定端口（阻塞端口）

以上所有角色选举完成后，剩下的接口； 逻辑阻塞，可以收到数据，只是不转发数据；

2、PVST（cisco）

基于vlan的生成树（cisco设备中存在一块独立的STP专用芯片）

在交换网络中基于一个vlan一棵树，每个vlan的那棵树实施的是802.1D标准；

如何区别不同vlan的BPDU：网桥优先级/4096 的余数为vlan-id；

人只能以4096的倍数修改优先级，设备自动添加VLAN-id到优先级中

故最终优先级/4096，余数为设备添加的VLAN-id

优点：

可以将不同vlan的根网桥放置于不同的汇聚层设备，实现在不同vlan中阻塞不同的链路，最终所有链路均被利用，互为备份，提高链路的利用率

缺点：

a. 收敛慢

b. 树多（cisco设备中存在一块独立的STP专用芯片）

c. 纯私有协议，仅支持ISL（cisco专用的trunk上封装vlan-id的标准，另一个标准802.1q）

3、PVST +(在PVST的基础上进行了升级)

特点：

（1）部分的加速  

（2）兼容了802.1q

加速：

（1）端口加速 --- 用于连接终端的接口，不用收敛，直接转发

（2）上行链路加速 --- 在满足直连检测条件的接口上，直接进入转发状态，省去30s收敛时间

（3）骨干加速 --- 针对 次优BPDU，所有交换机均可配置，省去在收到次优BPDU时，消耗的20s hold time，30s 的正常收敛不能省略

优点：

（1）利用率高（一个vlan一棵树）（2）提高了部分加速  （3）兼容802.1q

缺点：

（1）树多 （2）加速不够彻底

4、快速生成树

cisco的RSTP --- 基于vlan的快速生成树 - 一个vlan一棵树 pvst+的升级

公有RSTP（802.1w） --- 整个交换网络一棵树 802.1d的升级

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；使用请求和同意标记；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；

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；

切记:接口默认为半双工时，即便运行RSTP，依然基于慢速的802.1D算法来收敛；

[sw1]stp mode rstp

边缘接口---用于连接PC的接口，一旦被设定为边缘接口；将不再进行BPDU的发送，且不进行STP的收敛，直接为转发状态； 但若该接口收到了对端的BPDU，将失去边缘特性，重新正常收敛；

配置：

[sw1]interface GigabitEthernet 0/0/1

[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp edged-port enable



[sw1]stp priority ? 修改网桥优先级

INTEGER<0-61440> Bridge priority, in steps of 4096



[sw1]stp root ? 快速定义根网桥角色

primary Primary root switch

secondary Secondary root switch



[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp port priority ? 修改接口优先级

INTEGER<0-240> Port priority, in steps of 16



[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp cost ? 修改接口cost

INTEGER<1-200000000> Port path cost

5、MSTP/MST/802.1S （华为设备默认使用该协议）

继承了快速生成树的基础； 将多个vlan放置于一个组内，基于每个组一棵生成树；

不同组间的BPDU中优先级= 4096倍数+组号

[r1]stp mode mstp

默认存在组0，且所有vlan默认处于该组；优先级= 32768+0

分组：

[sw1]stp enable

[sw1]stp region-configuration

[sw1-mst-region]region-name a 所有设备应在一个域内

[sw1-mst-region]instance 1 vlan 1 to 5

[sw1-mst-region]instance 2 vlan 6 to 10

[sw1-mst-region]active region-configuration 激活当前配置（必须配置该指令）

切记：若将创建某个组，但该组内的vlan，在本交换机上没有创建，同时没有为该vlan服务的接口；该组将没有任何信息；整个交换网络中所有设备的分组信息必须完全一致；

定义本地为组1 的主根，组2 的备份根

stp instance 1 root primary 优先级修改为0

stp instance 2 root secondary 优先级修改为4096