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- STP基本背景
1.1. 前言
1.2. 二层网络设计需求和问题
●为了提高可靠性，交换机之间会通过多条链路相连，从而避免单点故障
● 但同时会带来一些灾难性的环路问题
1.3. 环路的危害
● 环路会引起网络广播风暴
● 网络中的主机会收到重复的数据帧
● MAC地址表的震荡
- STP协议
2.1. STP的介绍
● Spanning Tree Protocol，生成树协议，提供两大功能
● 消除环路
通过阻断冗余链路来消除网络中可能存在的环路
● 链路备份
当活动路径发生故障的时，激活备份链路，及时恢复网络连通性
2.2. STP的原理
通过构造一棵树来消除交换网络中的环路
2.3. BPDU
2.3.1. BPDU的报文
● Bridge Protocol Data Unit 桥协议数据
● 使用组播地址 01-08-C2-00-00-00
2.4. STP的基本概念
2.4.1. 选举参数
Root ID：根桥
● 因为是树形网络，所以必须有树根
● 在STP/RSTP网路中，根桥有且只有一个，他是整个网络的逻辑中心。但根据网络拓扑的变化，根桥可以改变根路径开销
● Root Path Cost
● 到根桥的路径上所有路径开销之和
● 确定到达根桥的最短路径，并生成无环树状网络
BID（Bridge ID）：桥ID
● 用于在STP中唯一标识一个交换机，由两部分组成
● 桥优先级：高16bit
● 桥MAC地址：低46bit
优先级取值范围0-65535，缺省值32768。越小越优
PID（Port ID）：端口ID
● 用于在STP中唯一标识一个交换机上的端口，由两部分组成
● 端口优先级：高8bit
● 端口编号：低8bit
优先级取值范围0-255，缺省值128，越小越优
2.4.2. 端口角色
根端口
● 即去往根桥路径最近的端口
● 根端口负责向根桥方向转发数据，同时还负责接收上游设备的BPDU报文和用户转发流量
●在运行STP/RSTP的设备上，根端口有且只有一个，跟桥上没有根端口
指定端口
● 指定端口是向下游交换设备转发BPDU报文的端口
● 根桥上的所有端口都是指定端口
● 每个网段都会选出一个指定端口
备份端口
● 作为根端口的备份
2.4.3. 端口状态
Disable（禁用）
相当于该端口被禁用了
Blocking（阻塞）
可以接收BPDU消息，但是不能发送BPDU
不进行MAC地址学习，也不能转发数据
Listening（侦听）
可以接收BPDU消息，可以发送BPDU
不进行MAC地址学习，也不能转发数据
（此时会确定端口角色）
Learning（学习）
可以接收BPDU消息，可以发送BPDU
进行MAC地址学习，也不能转发数据
Forwding（转发）
可以接收BPDU消息，可以发送BPDU
转发数据
2.4.4. STP计时器
2.5. STP的选举过程
2.5.1. 根桥的选举
每一台交换机启动STP后，都认为自己是根桥
BID最小的成为根桥
2.5.2. 根端口的选举
在非根交换上选举，只有一个
分别根据：RID、根路径开销、BID、PID（本端和对端）依次比较
2.5.3. 指定端口的选举
●在所有STP交换机上选举，可以有多个
● 分别根据：RID、根路径开销、BID、PID（本端和对端）依次比较
● 既不是根端口也不是指定端口的自动成为预备端口，将被阻塞
2.6. STP的选举案例
2.6.1. 案例一
2.6.2. 案例二
2.6.3. 案例三
2.6.4. 案例四
2.7. STP的实验演示
●如图所以所示可以看到，根据STP的选举规则，SW2的0/0/2被阻塞。如果我们想让SW3的0/0/2阻塞，可以修改BID的优先级来改变选举结果
2.8. STP的拓扑变化
2.8.1. 根桥故障
●根桥故障后，非根桥会在BPDU老化后开始根桥的重新选举
2.8.2. 直连链路故障
●SWB检测到直连链路物理故障后，会将预备端口转化为根端口
●SWB的预备端口会在30s之后恢复到转发状态
2.8.3. 非直连链路故障
● 非直连链路故障后，SWC的预备端口恢复到转发状态大约需要50s
2.8.4. 拓扑改变带来的问题
●MAC地址表的错误
●解决方法
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当交换机发现自己的直连链路发生故障后，C会产生一种BPDU类型—TCN（拓扑变更通知）
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交换机B收到后，会回一个TCA表示已经收到，同时将TCN发给上游设备（一直到根桥）交换机A
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交换机A收到后，会回一个TC（拓扑变更）通告下游路由器将MAC地址表的老化时间从300s改为15s，进行刷新
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交换机B收到后就会刷新MAC地址表
2.8.5. STP的配置
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