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冗余备份的思想
链路冗余：双上行链路，当一条链路出现问题，数据转发会走另外一条链路
设备冗余：当设备出现故障后，数据流量会走另外一台设备进行转发
不足点：当我们关闭stp协议后 冗余备份组网存在环路问题
二层环路所引发的问题
MAC地址表的震荡问题
二层网络出现广播风暴
主机容易收到我们重复的数据帧
会导致我自己电脑CPU直接100%
环路的出现
电脑CPU直接100%
单链路解决二层环路
单链路其实可以解决我们环路的问题
不足点：单链路容易使网络更加脆弱 容易出现链路和设备的单点故障
时势造英雄---STP技术的诞生
问题1：冗余和备份的组网会导致环路的产生
问题2：非冗余和备份的组网会导致单点故障的产生
时势造英雄
研究出一款协议出来，既能够破除环路也能够拒绝单点故障的现象
STP协议的诞生，STP(生成树协议)
回顾一下网络世界里面关于树的一些常见结构
Linux系统
DNS协议
OSPF协议/IS-IS协议等等
STP技术的作用
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时，激活备份链路，及时恢复网络连通性。
STP技术当中所用到的BPDU报文
STP的正常工作依赖于BPDU报文的泛洪（Bridge Protocol Data Unit，网桥协议数据单元）
STP技术当中的命令
指定生成树协议类型（STP/RSTP/MSTP）
[SW] stp mode {stp | rstp | mstp } 默认是MSTP配置交换机STP优先级
[SW] stp priority XXX 默认是32768指定交换机成为根桥
[SW] stp root primary ###此时这台设备的优先级为0指定交换机称为次根桥
[SW] stp root secondary ###此时这台设备的优先级为4096启动生成树
[SW] stp enable根桥故障
非根桥会在BPDU老化之后开始根桥的重新选举
BPDU报文格式
BPDU的重要参数
BRIDGE ID
桥ID（Bridge ID）是交换机的STP标示符，一共8个字节，由2个字节的优先级和6个字节的MAC地址构成
桥优先级缺省为32768，可以手工修改
MAC地址为交换机的背板MAC
网络中Bridge ID最小的交换机将成为根桥
2的10次方等于1024 2的12次方等于4096 2的15次方等于32768
配置优先级的时候 优先级只能配置为4096的倍数（只能配置成0、4096、8192、12288等等）
如果现网优先级都是一样的话 会比较设备的mac地址（越小越优先）（不建议）
[SW1]stp root primary 这条命令就相当等于 [SW1]stp priority 0作用就是把该设备设置为根桥（ROOT）
[SW2]stp root secondary 这条命令就相当于 [SW2]stp priority 4096作用就是把该设备设置为备根桥（ROOT）
路径开销
路径开销与端口的带宽成反比
华为设备支持的路由开销计算标准：802.1d-1998、802.1t及legacy，其中legacy是华为私有标准 华为交换机默认选择802.1t的标准
根桥发送出来的BPDU中，Cost=0，STP认为从一个发送数据是没有开销的
端口ID
端口ID（2字节）=端口优先级（1字节）+端口编号（1字节）
缺省优先级128，范围0~255，越小越优
[SW1-GigabitEthernet0/0/1]stp port priority 128 注意：这边就是接口优先级是16的倍数STP选举的过程
第一步：每个交换网络选举一个根桥（Root Bridge）
根据每台设备的优先级和mac地址进行比较，都是越小越好
第二步：每个非根桥上选举一个根端口（Root Port）
RP端口是到达ROOT最优路径的一个端口
第三步：每个网段选举一个指定端口（Designated Port）
DP端口是用来发送BPDU报文的
第四步：阻塞非指定端口（Non Designated Port）
在STP里面对应的就是AP端口
第一步：根桥的选举
每个交换网络选举一个根交换机（Root Bridge）网络中Bridge ID最小的交换机被选举为根桥 也就是设备的优先级 越小越优先 在一个交换网络里面只有一个ROOT设备 另外的设备是非ROOT设备
只有root交换机才能发送BPDU，非根交换机会进行转发
1、每一台交换机启动STP后，都认为自己是根桥。
2、所有的端口都为DP（指定端口）
3、相互发送BPDU后，会比较优先级和mac地址
4、优先级越小越好、mac地址越小越好
第二步：根端口的选举
RP端口在我们非根交换机上选举
非根交换机上有且只有一个RP端口
RP端口是到达root交换机的最优路径
选举规则：
1、该端口到达root交换机的开销（入口开销之和）推荐这种方式选举RP端口
2、发送设备的BID
3、对端设备的PID
4、自身的PID
第二步：根端口的选举
1、该端口到达root交换机的开销（入口开销之和）
2、发送设备的BID
3、对端设备的PID
4、自身的PID
问题：怎么样让SW11的G0/0/4变成RP端口呢？
第二步：根端口的选举
1、该端口到达root交换机的开销（入口开销之和）
2、发送设备的BID
3、对端设备的PID（注意是对端设备的PID）
4、自身的PID
想让SW6的G0/0/4口成为RP端口？怎么办？
第二步：根端口的选举
1、该端口到达root交换机的开销（入口开销之和）
2、发送设备的BID
3、对端设备的PID
4、比较当前设备的PID
问题1：此时在SW8中，哪一个接口是RP端口呢？
问题2：怎么样让SW8的G0/0/2成为RP端口呢？
第三步：指定端口的选举
每个网段选举一个指定端口（Designated Port）
ROOT交换机的端口几乎都为DP端口
DP端口的作用是用来发送BPDU
选举规则
1、该端口到达root交换机的开销（入口开销之和）（一般不建议修改这一条）
2、发送设备的BID（一般建议修改这一条）
3、对端设备的PID
4、自身的PID
第四步：AP端口
网络收敛后
1、只有指定端口和根端口可以转发数据。
2、其他端口为预备端口，被阻塞，不能转发数据（不能发送BPDU，但是可以接收BPDU），只能够从所连网段的指定交换机接收到BPDU报文，并以此来监视链路的状态。
注意点：AP端口是一个逻辑的阻塞端口 这个端口可以接收BPDU报文 但是不能发送BPDU报文 更加不能转发用户流量
总结：
STP的状态迁移过程
1、端口初始化或使能
2、端口被选为根端口或指定端口
3、端口不再是根端口或指定端口
4、forward delay计时器超时
5、端口禁用或链路失效
disable状态---block状态---listening（侦听）状态---learning（学习）状态---forwarding（转发）状态
Forwarding：转发状态。端口既可转发用户流量也可转发BPDU报文.
Learning：学习状态。端口可根据收到的用户流量构建MAC地址表，但不转发用户流量。增加Learning状态是为了防止临时环路。
Listening：侦听状态。端口可以转发BPDU报文，但不能转发用户流量。
Blocking：阻塞状态。比如说AP端口
Disabled：禁用状态。表示还没有启动stp的状态
记住：
1、RP、DP端口最终的状态是Forwarding状态
2、AP端口的最终状态是Blocking状态
3、listening到learning需要15s，learning到forwarding需要15s，一共需要30S才能变成forwarding
STP当中的计时器
hello计算器：默认值就是2s 用来发送BPDU的时间间隔
max age时间：默认值就是20s 设备在20s之内没有收到BPDU的话 会重新进行选举
FwDly（转发延迟）：默认值就是15s 就是用来解决临时环路
STP的拓扑变化
ROOT设备故障
非ROOT设备的重新收敛需要50s的时间（20s+30s）
非直连链路故障
SWB检测到直连链路物理故障后，会将预备端口转换为根端口
SWB的预备端口会在30 秒后恢复到转发状态
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50秒
拓扑改变导致MAC地址表错误
MAC地址表项的默认老化时间是300秒。在这段时间内，SWB无法将数据从G0/0/2端口转发给主机B
STP的不足点
网络的收敛比较慢（30s~50s的收敛时间）
来源：51CTO
作者：Oldboy1key
链接：https://blog.51cto.com/13817711/2456826