STP生成樹協(xié)議

1、STP生成樹協(xié)議STP（Spanning Tree Protocol）是生成樹協(xié)議的英文縮寫。該協(xié)議可應(yīng)用于環(huán)路網(wǎng)絡(luò)，通過一定的算法實(shí)現(xiàn)路徑冗余，同時(shí)將環(huán)路網(wǎng)絡(luò)修剪成無環(huán)路的樹型網(wǎng)絡(luò)，從而避免報(bào)文在環(huán)路網(wǎng)絡(luò)中的增生和無限循環(huán)。STP的基本原理是，通過在交換機(jī)之間傳遞一種特殊的協(xié)議報(bào)文（在IEEE 802.1D中這種協(xié)議報(bào)文被稱為“配置消息”）來確定網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。配置消息中包含了足夠的信息來保證交換機(jī)完成生成樹計(jì)算。生成樹協(xié)議STP/RSTP1. 技術(shù)原理：STP的基本思想就是生成“一棵樹”，樹的根是一個(gè)稱為根橋的交換機(jī)，根據(jù)設(shè)置不同，不同的交換機(jī)會被選為根橋，但任意時(shí)刻只能有一個(gè)根橋。由根橋

2、開始，逐級形成一棵樹，根橋定時(shí)發(fā)送配置報(bào)文，非根橋接收配置報(bào)文并轉(zhuǎn)發(fā)，如果某臺交換機(jī)能夠從兩個(gè)以上的端口接收到配置報(bào)文，則說明從該交換機(jī)到根有不止一條路徑，便構(gòu)成了循環(huán)回路，此時(shí)交換機(jī)根據(jù)端口的配置選出一個(gè)端口并把其他的端口阻塞，消除循環(huán)。當(dāng)某個(gè)端口長時(shí)間不能接收到配置報(bào)文的時(shí)候，交換機(jī)認(rèn)為端口的配置超時(shí)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇赡芤呀?jīng)改變，此時(shí)重新計(jì)算網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，重新生成一棵樹?2. 功能介紹：生成樹協(xié)議最主要的應(yīng)用是為了避免局域網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)環(huán)回，解決成環(huán)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的“廣播風(fēng)暴”問題，從某種意義上說是一種網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)，可以消除由于失誤或者意外帶來的循環(huán)連接。STP也提供了為網(wǎng)絡(luò)提供備份連接的可能，可與SDH

3、保護(hù)配合構(gòu)成以太環(huán)網(wǎng)的雙重保護(hù)。新型以太單板支持符合ITU-T 802.1d標(biāo)準(zhǔn)的生成樹協(xié)議STP及802.1w規(guī)定的快速生成樹協(xié)議RSTP，收斂速度可達(dá)到1s。但是，由于協(xié)議機(jī)制本身的局限，STP保護(hù)速度慢（即使是1s的收斂速度也無法滿足電信級的要求），如果在城域網(wǎng)內(nèi)部運(yùn)用STP技術(shù)，用戶網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)蕩會引起運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)蕩。目前在MSTP 組成環(huán)網(wǎng)中，由于SDH保護(hù)倒換時(shí)間比STP協(xié)議收斂時(shí)間快的多，系統(tǒng)采用依然是SDH MS-SPRING或SNCP，一般倒換時(shí)間在50ms以內(nèi)。但測試時(shí)部分以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的倒換時(shí)間為0或小于幾個(gè)毫秒，原因是內(nèi)部具有較大緩存。SDH保護(hù)倒換動(dòng)作對MAC層是不可見的。

4、這兩個(gè)層次的保護(hù)可以協(xié)調(diào)工作，設(shè)置一定的“拖延時(shí)間”（hold-off），一般不會出現(xiàn)多次倒換問題。生成樹算法生成樹協(xié)議運(yùn)行生成樹算法（STA）。生成樹算法很復(fù)雜，但是其過程可以歸納為一下三個(gè)部分。（1）選擇根網(wǎng)橋（2）選項(xiàng)根端口（3）選擇指定端口選擇根網(wǎng)橋的依據(jù)是交換機(jī)的網(wǎng)橋優(yōu)先級，網(wǎng)橋優(yōu)先級是用來衡量網(wǎng)橋在生成樹算法中優(yōu)先級的十進(jìn)制數(shù)，取值范圍是065535.默認(rèn)值是32768，網(wǎng)橋ID是由網(wǎng)橋優(yōu)先級和網(wǎng)橋MAC地址組成的。共有8個(gè)字節(jié)。選擇根端口的依據(jù)是（1）到跟網(wǎng)橋的最低路徑成本。根路徑成本是兩個(gè)網(wǎng)橋間的路徑上所有鏈路的成本之和，也就是某個(gè)網(wǎng)橋到達(dá)根網(wǎng)橋的中間所有鏈路的路徑成本之和，一

5、條鏈路的帶寬越大，他的傳輸成本就越低。（2）直連的網(wǎng)橋ID最?。?）端口ID最小選擇指定端口的依據(jù)是：（1）根路徑成本較低（2）所在的交換機(jī)網(wǎng)橋ID值最?。?）端口ID值最小STP生成樹協(xié)議一、STP概述STP（生成樹協(xié)議）是一個(gè)二層管理協(xié)議。在一個(gè)擴(kuò)展的局域網(wǎng)中參與STP的所有交換機(jī)之間通過交換橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元BPDU（Bridge Protocol Data Unit）來實(shí)現(xiàn)；為穩(wěn)定的生成樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇一個(gè)根橋；為每個(gè)交換網(wǎng)段選擇一臺指定交換機(jī)；將冗余路徑上的交換機(jī)置為Blocking，來消除網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)路。IEEE 802.1d是最早關(guān)于STP的標(biāo)準(zhǔn)，它提供了網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)冗余切換機(jī)制。STP使

6、您能在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中部署備份線路，并且保證：在主線路正常工作時(shí)，備份線路是關(guān)閉的。當(dāng)主線路出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)使能備份線路，切換數(shù)據(jù)流。RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）是STP的擴(kuò)展，其主要特點(diǎn)是增加了端口狀態(tài)快速切換的機(jī)制，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目焖俎D(zhuǎn)換。1.1 設(shè)置STP模式使用命令config spanning-tree mode可以設(shè)置STP模式為802.1d STP或者802.1w RSTP。1.2 配置STP交換機(jī)中默認(rèn)存在一個(gè)default STP域。多域STP是擴(kuò)展的802.1d，它允許在同一臺交換設(shè)備上同時(shí)存在多個(gè)STP域，各個(gè)STP域都按照802.1d

7、運(yùn)行，各域之間互不影響。它提供了一種能夠更為靈活和穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，基本實(shí)現(xiàn)在VLAN中計(jì)算生成樹。1.2.1 創(chuàng)建或刪除STP利用命令create stpd和delete stpd可以創(chuàng)建或刪除STP。缺省的default STP域不能手工創(chuàng)建和刪除。1.2.2 使能或關(guān)閉STP交換機(jī)中STP缺省狀態(tài)是關(guān)閉的。利用命令config stpd可以使能或關(guān)閉STP。1.2.3 使能或關(guān)閉指定STP的端口交換機(jī)中所有端口默認(rèn)都是參與STP計(jì)算的。使用命令config stpd port可以使能或關(guān)閉指定的STP端口。1.2.4 配置STP的參數(shù)運(yùn)行某個(gè)指定STP的STP協(xié)議后，可以根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)

8、整該STP的一些參數(shù)。交換機(jī)中可以調(diào)整以下的STP協(xié)議參數(shù)：Bridge PriorityHello TimeForward DelayMax Age另外每個(gè)端口上可以調(diào)整以下參數(shù)：Path CostPort Priority表1-1 配置STP參數(shù)的常用命令config stpd forwarddelay配置根橋交換機(jī)端口狀態(tài)切換的時(shí)間間隔config stpd hellotime配置根橋交換機(jī)發(fā)送BPDU的時(shí)間間隔config stpd maxage配置BPDU報(bào)文老化的最長時(shí)間間隔config stpd priority配置運(yùn)行STP協(xié)議時(shí)本交換機(jī)的優(yōu)先級config stpd port

9、 cost配置參與STP計(jì)算端口的路徑開銷config stpd port priority配置參與STP計(jì)算的端口的優(yōu)先級1.2.5 顯示STP狀態(tài)利用命令show stpd可以查看STP的狀態(tài)，包括：BridgeIDRoot BridgeIDSTP的各種配置的參數(shù)利用命令show stpd port可以顯示端口的STP狀態(tài)，包括：端口狀態(tài)Designated port端口的各種配置參數(shù)一與生成樹在缺省的模式中，每個(gè)定義一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是在整個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)中使用一個(gè)，但并不排除在每個(gè)中實(shí)現(xiàn)與生成樹的關(guān)系通用生成樹（）生成樹（）帶的 生成樹（）是解決運(yùn)行虛擬局域網(wǎng)生成樹的方法定義，整個(gè)第層交換網(wǎng)絡(luò)所有實(shí)現(xiàn)

10、了的，僅使用一個(gè)生成樹實(shí)例這個(gè)生成樹實(shí)例運(yùn)行在整個(gè)交換局域網(wǎng)上是解決在虛擬局域網(wǎng)上處理生成樹的特有解決方案為每個(gè)虛擬局域網(wǎng)運(yùn)行單獨(dú)的生成樹實(shí)例一般情況下要求在交換機(jī)之間的中繼鏈路上運(yùn)行的是解決在虛擬局域網(wǎng)上處理生成樹問題的另一個(gè)方案允許信息傳給，以便與其他廠商在上運(yùn)行生成樹的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行操作按生成樹（）為每個(gè)建立一個(gè)獨(dú)立的生成樹實(shí)例（）生成樹算法計(jì)算整個(gè)交換型網(wǎng)絡(luò)的最佳無環(huán)路徑的優(yōu)點(diǎn)：生成樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的總體規(guī)模減少改進(jìn)了生成樹的擴(kuò)展性，并減少了收斂時(shí)間提供更快的收斂恢復(fù)能力和更高的可靠性的缺點(diǎn)：為了維護(hù)針對每個(gè)而生成的生樹，交換機(jī)的利用率會更高為了支持各個(gè)的，需要占用更多的鏈路帶寬生成樹僅可運(yùn)行

11、在個(gè)上公共生成樹（）是在虛擬局域網(wǎng)上處理生成樹的特有方法，這是一種解決方案，稱為單一或者公共生成樹生成樹協(xié)議運(yùn)行在即缺省的上所有的交換機(jī)都舉出同一個(gè)根網(wǎng)橋，并建立與該根網(wǎng)橋的關(guān)系公共生成樹不能針對每個(gè)來優(yōu)化根網(wǎng)橋的位置公共生成樹優(yōu)點(diǎn)：最小數(shù)量的通信，帶寬占用少交換機(jī)負(fù)載保持最小公共生成樹的缺點(diǎn)如下：只用一個(gè)根網(wǎng)橋，這不能為所有的做到網(wǎng)橋的優(yōu)化放置，導(dǎo)致對某些設(shè)備來說可能存在次優(yōu)化路徑為包括交換架構(gòu)中的所有端口，生成樹的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較大，這就會導(dǎo)致較長的收斂時(shí)間和更頻繁的重新配置增強(qiáng)型的按生成樹（）有以下特征：它是發(fā)展的，可以與公共生成樹（）互操作通過中繼，與現(xiàn)存的交換機(jī)協(xié)議向后兼容，同時(shí)，也通過中

12、繼與連接互操作如果區(qū)域和區(qū)域之間要互操作，一定要通過區(qū)域-二生成樹配置生成樹配置涉及下面一些任務(wù)：選舉和維護(hù)一個(gè)根網(wǎng)橋通過配置一些生成樹的參數(shù)來優(yōu)化生成樹（如端口優(yōu)先級端口成本）通過配置上行鏈路來減少生成樹的收斂時(shí)間交換機(jī)上生成樹的缺省配置：啟用：缺省情況下啟用模式：交換機(jī)優(yōu)先級：端口優(yōu)先級：路徑成本：端口成本：（同上）計(jì)時(shí)器：時(shí)間：秒轉(zhuǎn)發(fā)延遲：秒最大老化時(shí)間：秒啟用生成樹：switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list步驟：switchc onfig tswitch(config)# spanning-tree vlan 10switch(config

13、)#endswitch#show spanning-tree summary/detailsummary摘要detail詳細(xì)Bridge Identifier has priority 8912,address 0006.eb06.1741 (本地交換機(jī)網(wǎng)橋）desigated root has priority 8912,address 0006.eb06.1741 (根網(wǎng)橋）designated port is 7,path cost 0 (路徑成本）times: hold1, topology change 35, notification 2hello 2, max age 20, f

14、orward delay 15 （根計(jì)時(shí)器）人為建立根網(wǎng)橋在生成樹網(wǎng)絡(luò)中，最重要的事情就是決定根網(wǎng)橋的位置可以讓交換機(jī)自己根據(jù)一定的原則來選擇根網(wǎng)橋以及備份或從（secondary）根網(wǎng)橋，也可使用命令人為指定根網(wǎng)橋：不要將接入層的交換機(jī)配置為根網(wǎng)橋根網(wǎng)橋通常是匯聚層或者核心層的交換機(jī)通過命令直接建立根網(wǎng)橋：spanning-tree vlan vlan-id root primary (網(wǎng)橋優(yōu)先級被置為24576)步驟：switchc onfig terminalswitch(config)#spanning-tree vlan vlan-id root primary dianmeter

15、net-diameter hello-time sec為配置根網(wǎng)橋、網(wǎng)絡(luò)半徑以及間隔關(guān)鍵字：指定這臺交換機(jī)為根網(wǎng)橋diameter netdianmeter：該關(guān)鍵字指定在末端口主機(jī)任意兩點(diǎn)之間的網(wǎng)段的最大數(shù)量net-diameter的值是這個(gè)直徑應(yīng)該從根網(wǎng)橋開始計(jì)算，根網(wǎng)橋是switch(config)#endswitch#show spanning-tree vlan vlan-id detail讓交換機(jī)返回缺省的配置，可以使用如下命令：no spanstree vlan vlan-id root修改網(wǎng)橋的優(yōu)先級別：多數(shù)情況下做如下配置：spanning -tree vlan vlan-i

16、d root primary （主網(wǎng)橋優(yōu)先級被置為24576）spanning-tree vlan vlan-id root secondary（備份網(wǎng)橋優(yōu)先級被置為28672）修改網(wǎng)橋優(yōu)先級：spanning-tree vlan vlan-id priority bridge-priority確定到根網(wǎng)橋的路徑生成樹協(xié)議依次用中這些不同域來確定根網(wǎng)橋的最佳路徑：根路徑成本（ ）發(fā)送網(wǎng)橋（）發(fā)送端口ID（）從端口發(fā)出時(shí)，它會被施加一個(gè)端口成本，所有端口成本的總和就是根路徑成本生成樹首先查看根路徑成本，以確定哪些端口應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)，哪些端口應(yīng)該阻塞報(bào)告最低路徑成本的端口被選為轉(zhuǎn)發(fā)端口如果對多個(gè)端口來說

17、，其中根路徑成本相同，那么，生成樹將查看網(wǎng)橋報(bào)告有最低網(wǎng)橋的端口被允許進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，而其他所有端口被阻斷如果路徑成本和發(fā)送網(wǎng)橋都相同（如在平行鏈路中），生成樹將查看發(fā)送端口端口值小的優(yōu)先級高，將作為轉(zhuǎn)發(fā)端口修改端口成本如果想要改變某臺交換機(jī)和根網(wǎng)橋之間的數(shù)據(jù)通路，就要仔細(xì)計(jì)算當(dāng)前的路徑成本，然后，改變所希望路徑的端口成本我們可以更改交換機(jī)端口的成本，端口成本更低的端口更容易被選為轉(zhuǎn)發(fā)幀的端口spanning-tree vlan vlan-id cost costno spanning-tree vlan vlan-id cost(恢復(fù)默認(rèn)成本)配置步驟：config terminal 進(jìn)入配置狀態(tài)

18、interface interface-id 進(jìn)入端口配置界面spanning-tree vlan vlan-id cost cost值為某個(gè)配置端口成本endshow spanning-tree interface interface-id detail查看配置write修改端口優(yōu)先級在根路徑成本和發(fā)送網(wǎng)橋都相同的情況下，有最低優(yōu)先級的端口將為vlan轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀對應(yīng)基于的命令的交換機(jī)，可能的端口優(yōu)先級別范圍為，缺省為基于的交換機(jī)端口的優(yōu)先級別范圍是，缺省為spanning-tree vlan vlan-id port-priority priority值no spanning-tree vl

19、an vlanid port-priorityconfig terminal (進(jìn)入配置模式)interface interface-id (進(jìn)入端口配置模式) spanning-tree vlan vlan-id port-priority 值 endshow spanning-tree interface interface-id detailwrite-修改生成樹計(jì)時(shí)器使用缺省的計(jì)時(shí)器配置，從一條鏈路失效到另一條接替，需要花費(fèi)秒這可能使網(wǎng)絡(luò)存取被耽誤，從而引起超時(shí)，不能阻止橋接回路的產(chǎn)生，還會對某些協(xié)議的應(yīng)用產(chǎn)生不良影響，會引起連接、會話或數(shù)據(jù)的丟失。還有一種情況就是使用熱備份路由選擇協(xié)

20、議（），將兩臺路由器連接到一臺交換機(jī)上。某些情況下，缺省的的計(jì)時(shí)器值對于而言過長，會引起“活動(dòng)”路由器的選擇的錯(cuò)誤。修改時(shí)間spanning-tree vlan vlan-id hello-time seconds可以修改每一個(gè)的Hello間隔（），它的取值范圍是秒修改轉(zhuǎn)發(fā)延遲計(jì)時(shí)器轉(zhuǎn)發(fā)延遲計(jì)時(shí)器（forward delay timer）確定一個(gè)端口在轉(zhuǎn)換到學(xué)習(xí)狀態(tài)之前處于偵聽狀態(tài)的時(shí)間，以及在學(xué)習(xí)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)之前處于學(xué)習(xí)狀態(tài)的時(shí)間。spanning-tree vlan vlan-id forward-time seconds：轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間過長，會導(dǎo)致生成樹的收斂過慢轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間過短，可能會在拓

21、撲改變的時(shí)候，引入暫時(shí)的路徑回環(huán)。修改最大老化時(shí)間最大老化時(shí)間（）規(guī)定了從一個(gè)具有指定端口的鄰接交換機(jī)上所收到的報(bào)文的生存時(shí)間。如果非指定端口在最大老化時(shí)間內(nèi)沒有收到報(bào)文，該端口將進(jìn)入listening狀態(tài)，并接收交換機(jī)產(chǎn)生配置報(bào)文。修改命令：spanning-tree vlan vlan-id max-age secondsno spanning-tree vlan vlan-id max-age (恢復(fù)默認(rèn)值）速端口的配置通過速端口，可以大大減少處于偵聽和學(xué)習(xí)狀態(tài)的時(shí)間，速端口幾乎立刻進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。速端口將工作站或者服務(wù)器連接到網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間減至最短。：確定一個(gè)端口下面接的是終端的時(shí)候，方可啟用速端口設(shè)置switch(config-if)#spanning-tree portfastswitch(config-if)#no spanning-tree portfast（關(guān)閉速端口）查看端口的速端口狀態(tài)：show spanning-tree interface interface-id detail&nb8 上行速鏈路的配置當(dāng)檢測到轉(zhuǎn)發(fā)