STP生成树

一、为什么会有STP

         我们要从交换机的工作原理开始讲，如下图，在交换机的连接中，经常会有一条备用的链接线，但这样就容易使交换机间出现一直循环的环路，LW2发数据给1，LW1收到数据信息后开始广播，会从0/0/3发送广播，也会从0/0/2发送广播，LW3收到数据又会广播给LW1,而LW2收到LW1发来的广播又会发送给LW1,由LW3发送来的广播也会发送给LW1,这样就形成了无限循环的环路，也是广播风暴，最终会导致网络资源耗尽，交换机死机。为了解决这个问题，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 生成树协议

逻辑上断开环路，防止广播风暴的产生(在提供2层冗余链路的情况下，防止2层数据转发环路的发生)
当线路故障，阻塞接口被激活，恢复通信，起备份线路的作用

三、报文：BPDU-bridge protocol data unit 桥接 协议 数据 单元

四、原理：

    1.确定交换机的角色
    2.确定端口的角色
    3.确定端口状态
   4.最终形成逻辑结构无环拓扑
![](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：**根网桥**（根交换机）：网桥ID是唯一的，交换机之间选择BID最小的交换机作为网络中的根网桥，

判断规则：首先比较优先级，越小越好，默认值32768。如果优先级相同，比较MAC,越小越好

（2）端口角色：根端口：与根网桥相连接的对面的端口就是根端口。仅存在于非根交换机，有且只有1个，距离根交换机最近 判断依据：到根网桥最低的根路径成本直连的网桥ID最小端口标识最小
路径成本：默认千兆链路成本为20000 百兆为200000
端口标识：端口标识越小越优先，由端口优先级和端口号决定，优先级可配置，默认值128
指定端口：在任何一个网段中，都有，并且只有1个，距离根交换机最近
非指定端口(阻塞端口)：其他的所有的端口，都称之为“非指定端口”

（3）.端口状态：
#down：禁用，强制关闭
#listening：侦听：构建活动拓扑
#learning：学习：构建网桥表
#forwarding：转发：发送/接收用户数据
#blocking：阻塞：只接收BPDU

五、BPDU

                （1）包含的关键字段：根网桥ID，根路径成本，发送网桥ID，端口ID
                （2）工作过程：当交换机启动时，假定自己是根网桥，在向外发的BPDU中根网桥ID字段填写自己的网桥ID,当全网所有的交换机接收到全部的 BPDU并作比较后，就可以选择出唯一的一个根网桥

六、STP的收敛

                （1）交换机端口的5中STP状态
                ![](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种计时器
                Hello 时间 -----转发延迟----最大老化时间
                0-20s:阻塞
                20-35s：倾听
                35-50s: 学习

七、MSTP

       （1）MSTP多进程是基于STP协议的增强性技术，将二层交换设备上的端口绑定到不同的进程中，并以进程为单位进行STP协议计算，不在同一个进程内的端口不参与此进程中MSTP协议计算，从而实现各个进程内的生成树计算相互独立，互不影响
        （2）MSTP网络中包含1个或多个MST域（MST region），每个MST region中包含一个或多个MSTI.组成MSTI的是运行生成树协议的交换设备
        （3）MSTP兼容STP
  既可以快速收敛，又提供了数据转发的多个冗余路径，在数据转发过程中实现vlan数据的负载均衡