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生成树协议(STP)

发布于 4年前 / 1.1k 次围观 / 0 条评论 / 网络搭建 / Edwiin
本文最后更新于2016-11-11,已超过 1 个月没有更新,如果文章内容或图片资源失效,请【留言反馈】,我会及时处理,谢谢!

一、STP简介

          STP就是把一个环形的结构改变成一个树形的结构。STP协议并不是断掉物理环路,而是在

    逻辑上断开环路,防止广播风暴的产生。STP协议就是用来将物理上存在的环路的网络,通过一种

    算法,在逻辑上阻塞一些端口,来生成一个逻辑上的树形结构。当正常通信的链路发生故障的时

    侯,被逻辑阻塞的链路被从新激活,使得数据能从这条链路正常传输。

 

二、STP工作原理

          STP运行生成树算法,其过程可以归纳为以下三个步骤:

    1.选择根网桥

          选择根网桥的依据是网桥ID,网桥ID由网桥优先级和网桥的MAC地址组成。比较的方法是

      看哪台交换机的网桥ID的值最小,优先级小的被选择为根网桥,在优先级相同的情况下,MAC

      地址小的为根网桥。 

    2.选择根端口

          根端口存在于非根网桥上,需要在每个非根网桥上选择一个根端口。选择根端口的依据按

      照如顺序如下:

         (1)到根网桥最低的根路径成本

          根路径成本是两个网桥间的路径上所有链路的成本之和。路径成本用来代表一条链路的带

      宽大小,一条链路的带宽越大,它传输数据的成本也就越低。交换机根路径成本低的端口,被

      选为根端口

         (2)直连的网桥ID最小

          端口的根路径成本相同的时候,比较与此端口直连的交换机的网桥ID,网桥ID小的,作

      为根端口

         (3)端口ID最小

          端口ID由端口优先级和端口编号组成。端口编号不是端口号,但是端口号低的端口端口

      编号也较小。当网桥ID也相同的时候,比较端口优先级,优先级小的作为根端口,如果优先级

      也相同,则比较端口编号,端口编号小的作为根端口

          注意:在比较端口ID时,比较的是对端的端口ID。

    3.选择指定端口

          在每一个网段上选择一个指定端口,根网桥上的接口都是指定端口。选择顺序如下:

         (1)到根网桥最低的根路径成本

         (2)所在交换机的网桥ID值较小

         (3)端口ID较小

          注意:在比较端口ID值时,比较的是自身的端口ID值。

 

三、BPDU(桥协议数据单元)

          交换机之间通过BPDU来交换网桥ID、根路径成本等信息

    1.BPDU的两种类型

          配置BPDU,用于生成树计算。

          拓扑变更通告BPDU,用于通告网络拓扑的变化。

    2.BPDU报文字段

          BPDU中包含根网桥ID、根路径成本、发送网桥ID、端口ID、计时器等。

    

四、STP的收敛

    1.交换机端口的5种STP状态

状  态

用  途       

转发(Forwarding)

发送/接收用户数据 

学习(Learning)

构建网桥表

侦听(Listening)

构建“活动”拓扑

阻塞(Blocking)

只接收BPDU

禁用(Disabled)

强制关闭

        2.生成树计时器

         (1)STP利用三种计时方法来确保一个网络正确地收敛。

          Hello时间:网桥发送配置BPDU报文之间的时间间隔。默认时间2s。

          转发延迟:一个交换机端口在侦听和学习状态所花费的时间间隔。默认时间15s。

          最大老化时间:交换机在丢弃BPDU报文之前储存它的最大时间。默认时间20s。

         (2)侦听和学习都是生成树所实施的过度状态,用来强迫端口等待来自其他交换机上的所

      有BPDU。典型端口过度如下:

          从阻塞到侦听20s,从侦听到学习20s,从学习到转发20s。

  

五、STP与VLAN的关系

    1.IEEE的通用生成树(CST)

          CST不考虑VLAN,以交换机为单位运行生成树。

    2.Cisco的每VLAN生成树(PVST)

          PVST是Cisco私有的协议,PVST为每个VLAN运行单独的生成树实例。

    3.Cisco的能兼容CST的PVST(PVST+)

          PVST+允许CST的信息传给PVST,以便与其他厂商在VLAN上运行生成树的实现方法进行互操

      作。Cisco交换机默认使用PVST+。

 

六、PVST+的配置

    1.PVST+的配置命令

         (1)启用生成树命令交换机默认情况下是启用生成树的)

          全局配置模式下:spanning-tree vlan vlan-list 

         (2)指定根网桥

          更改网桥ID优先级:

              全局配置模式下:spanning-tree vlan vlan-list priority bridge-priority 

              其中bridge-priority默认是32768,范围是0-65535。

          使用命令指定交换机为根网桥:

              全局配置模式下:spanning-tree vlan vlan-list root {priority/secondary}

         (3)修改端口成本

              端口模式下:spanning-tree vlan vlan-list coscos  

         (4)修改端口优先级

              端口模式下:spanning-tree vlan vlan-list port-priority priority

              其中priority默认是128,范围是0-255。

         (5)配置端口

              端口模式下:spanning-tree portfast

              注意:portfast仅用于连接单一主机

    2.PVST+配置查看

         (1)查看生成树配置

              特权模式下:show spanning-tree

         (2)查看某个VLAN的生成树详细信息

              特权模式下:show spanning-tree vlan-list detail 

 

实验一:配置VLAN负载均衡

        实验环境:链路均为100M链路,其中交换机设备都为默认配置

        需求描述:实现SW1成为VLAN1-2的根网桥,SW2成为VLAN3-4的根网桥。

生成树协议(STP)


             SW1上的配置

                  特权模式下:vlan database

                              vlan 2

                              vlan 3

                              vlan 4

              全局配置模式下:interface range f0/13 - 15

                              switchport mode trunk

 

                              spanning-tree vlan 1 root primary

                              spanning-tree vlan 2 root primary

                              spanning-tree vlan 3 root secondary

                              spanning-tree vlan 4 root secondary

         SW2上的配置

                  特权模式下:vlan database

                              vlan 2

                              vlan 3

                              vlan 4

              全局配置模式下:interface range f0/13 - 15

                              switchport mode trunk

 

                              spanning-tree vlan 3 root primary

                              spanning-tree vlan 4 root primary

                              spanning-tree vlan 1 root secondary

                              spanning-tree vlan 2 root secondary

         SW3上的配置

                  特权模式下:vlan database

                              vlan 2

                              vlan 3

                              vlan 4

              全局配置模式下:interface range f0/14 - 15

                              switchport mode trunk

         SW4上的配置

                  特权模式下:vlan database

                              vlan 2

                              vlan 3

                              vlan 4

              全局配置模式下:interface range f0/14 - 15

                              switchport mode trunk

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