交换机生成树——STP

STP（Spanning Tree Protocol）是用来避免数据链路层出现逻辑环路的协议（现实中，我们为了给通信做备份，交换机之间多条链路互连有些物理环路是无法避免的）

STP是交换机的功能：：交换机之间多条链路互连时，造成环路，，环路会引起广播风暴，

网络中的主机会收到重复数据帧，，而STP通过阻塞端口，，来消除网络环路，并实现链路备份的作用。

STP配置的过程：

1.交换机上运行的STP通过BPUD信息的交互，选择跟交换机，（BPUD包括桥ID、路径开销、端口ID、计时器参数。）

2.然后每台非交换机选择与跟交换机通信的根端口，

3.之后，每个网段选择用来转发数据至跟交换机的指定端口，

4.最后剩余端口被阻塞

非根桥（ALTE：替代（阻塞）端口，DESI：指定端口，ROOT：指定端口）

接下来，通过实验来进一步了解：

实验拓扑：

实验步骤：

　　1.基本配置

根据实验拓扑图，，在交换机上启用STP（华为交换机默认启用MSTP），将交换机的STP模式更改为普通生成树STP。

S2、S3、S4同S1。

配置完成后，默认情况下虚等30s（生成树重新计算的时间15s Forward Delay加上15s Learning状态时间），在使用display stp命令查看S1的生成树状态。

可以看到S1的E 0/0/1端口为丢弃状态、端口角色Alternate，即替代端口，，E 0/0/2端口为转发状态、端口角色为ROOT（根端口）。

还可以使用display stp brief命令在S2,S3,S4上仅查看摘要信息。

在交换机S2上所有端口为转发状态，，观察到E 0/0/1和E 0/0/3端口角色为指定端口，，

E 0/0/2位根端口，

在交换机S3上所有端口，角色都为指定端口，，且端口状态都为转发。

交换机S4上 E 0/0/2端口角色为Altenate端口，，且状态为丢弃状态，，该端口将不会转发数据流量。

可以初步判定4台交换机中S3为根交换机，应为该交换机所有端口都为指定端口。

根网桥上没有根端口，，，非根桥上才有

通过display stp命令查看生成树详细信息

看到“CIST Root”和 “CIST Bridge”相同，即目前根交换机与自身的交换机ID相同，，说明S3为根交换机。

生成树运算第一步就是通过比较每台交换机的ID选举跟交换机。

交换机ID有交换机优先级和MAC地址组成，，首先比较交换机优先级，，数值最低的为根交换机；若优先级相同（我们这4台交换机的生成树刚刚开始运行，，都为默认值32768）则会比较MAC地址，，同样是数值最低的选举为根交换机。

　　2.配置网络中的根交换机

跟交换机在网络中的位置是非常重要的，，若选择了性能较差的交换机，或者是部署在接入层的交换机作为跟交换机，，，会影响整个网络的通信质量及数据传输。

根交换机的选择依据是：：根交换机ID，，数值越小越优先，默认值为32768，可修改。

现在将S1配置为主根交换机，，S2为备份根交换机，，将S1的优先级改为0，S2的优先级该为4096

配置完后查看S1和S2的STP状态信息

通过观察发现S1的优先级变为啦0，，为跟交换机；；而S2的优先级变成啦4096，为备份交换机。

这里还有另一种方式配置主根交换机和备份交换机，

首先删除S1上所配置的优先级，，再使用stp root primary命令，

S2上删除后，使用stp root secondary

配置完后，，查看STP状态信息，与一种方法的得到的一致，，此时S1自动更改优先级为0，而S2更改为4096

其中CIST Bridge是自身交换机，，，，，CIST Root/ERPC 是根交换机

　　3.理解根端口的选举

生成树在选择出跟交换机之后，，将在每台非根交换机上选择根端口，，，选择时首先比较该交换机上每个端口到达跟交换机的　　根路径开销，，路径开销最小的端口将成为根端口。如果根路径开销值相同，，则比较每个端口所在链路上的上行交换机ID，，如果该交换机ID 也相同，，则比较每个端口所在链路上的上行端口ID。每台交换机上只能拥有一个根端口。

根端口的比较：到达根交换机的路径开销——端口所在链路上的上行交换机ID——端口所在链路上的上行端口ID。

　　目前S1为主根交换机，而S2为备份根交换机，查看S4上生成树信息。

可以看到，，S4的 E 0/0/2为根端口，，状态为转发状态。S4在选举根端口时，，首先比较根路径开销，，由于拓扑中所有链路都是相同的百兆以太网链路，，S4经过S3到S1与经过S2到S1的开销值相同；接下来比较S4的两台上行链路的交换机S2和S3的交换机标识，，S2目前的交换机优先级为4096，，而S3为默认的32768，，所以与S2连接的

E 0/0/2接口被选为根端口。。

查看S4的E 0/0/2接口开销值。

可以看到，，接口路径开销采用的是Dot1T的计算方法，，Config是指手工配置的路径开销，，Active是实际使用的路径开销，，开销值为1。

配置S4的E 0/0/2接口的代价值为2000，减少该接口默认的代价值。

配置完后再次查看S4的E 0/0/2接口开销值。

同样的将E 0/0/1端口的默认代价值修改为200 000。

这时，查看STP状态的摘要信息

发现此时E 0/0/1端口变成了根端口，，而E0/0/2变成啦 Alternate端口。。这时由于在选举根端口时，，其到根路径大于E 0/0/1的根路径开销。

　　4.理解指定端口的选举

生成树协议在每台非根交换机选择出根端口之后，将在每个网段上选举指定端口，，选择的比较规则和选择根端口类似。

现在网络管理员需要确保S2连接S3的E0/0/3接口被选择为指定端口，，可以通过修改端口开销值来实现。

为了模拟该场景，，将S2的优先级恢复为默认的32768

查看S2的STP状态信息

查看S2与S3的STP状态摘要信息。

通过观察发现在S2与S3间的链路上，，，选择啦S3的E 0/0/3位指定端口，，而S2的E 0/0/3为Alternate（替代）端口。。这是由于在选举指定端口时，，首先比较两个端口的根路径开销，，目前相同，接着比较上行交换机的ID，，此时S2和S3的交换机优先级相同，，故比较MAC地址，，最后通过比较MAC地址得出。

查看S2和S3的接口信息。