STP协议与MSTP协议

目录

       一、STP概述

              1.1、交换网络环路的产生

              1.2、STP简介

      二、生成树算法

              2.1、生成树算法的步骤

              2.2、网桥 ID

              2.3、选择根端口

              2.4、选择指定端口

              2.5、逻辑结构无环拓扑

      三、生成树算法的验证

             3.1、三套交换机的生成协议选集

             3.2、生成树的命令配置

      四、STP 利用BPDU选择根网桥

             4.1、概述

             4.2、交换机端口的STP状态

     五、MSTP协议

             5.1、MSTP概述

             5.2、PVST与MSTP区别

             5.3、MSTP网络层次

             5.4、MSTP端口状态

              5.5、MSTP配置命令

一、STP概述

1、交换网络环路的产生

1）网络风暴的形成

2）多帧复制

3）MAC 地址表紊乱

2、STP简介

1）、STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）就是用来把一个环形的结构改变成一个树形的结构

①、逻辑上断开环路，防止广播风暴的产生

②、当线路故障 ，阻塞接口被激活，恢复通信，起备份线路的作用

二、生成树算法

1、生成树算法的步骤

1）选择根网桥（Root Bridge）

 2) 选择根端口（Root Ports）

 3）选择指定端口（Designated Ports）

2、网桥 ID（BID）

1） 网桥ID是唯一的

 2）选择交换网络中网桥ID最小的交换机成为根网桥

    取值范围：0 ~ 65536

       缺省值：32768

3）根据生成树算法的定义，当比较某个STP 参数的两个取值时，值小的优先级高。因此，在选择根网桥的时候，比较方法是看哪台交换机的网桥ID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，则MAC地址小的为根网桥

 3、选择根端口

1）选出了根网桥之后，网络中的每台交换机必须和根网桥建立某种关联，因此，STP将开始选择根端口的过程。根端口存在于非根网桥上，需要在每个非根王桥上选择一个根端口

2）选择根端口的依据

①、到网桥最低的路径成本

②、直连的网桥ID 最小

③、 端口ID 最小

•    根路径成本：是两个网桥间的路径上所有线路的成本之和，也就是某个网桥到达根网桥的中间所有线路的路径成本之和

        SW3的 Port 1根路径成本=19+100=119

   端口ID 是一个两字节的STP参数，由1字节的端口优先级和1字节的端口编号组成

      取值范围：0 ~ 255

        缺省值：128

注：在比较端口ID值时，比较的是接收到的对端的端口ID值

4、选择指定端口

1）、选择完根网桥和每台交换机的根端口号，一个树形结构已经初步形成，但是，所有的线路仍连接在一起，并可能都处于活动状态，最后依然形成环路，为了消除环路形成的可能，STP进行最后的计算，在每一个网段上选择一个指定端口，根桥上的端口全是指定端口，选择指定端口的依据与选择根端口相同，有以下步骤：

• 根路径成本较低
• 所在的交换机的网桥ID的值较小
• 端口 ID 的值较小

2）、在STP选定端口的时候，首先比较同一段网络上端口中根路径成本最低的，也就是将到达的根网桥最近的端口作为指定端口；当根路径成本相同的时候，比较这个端口所在的交换机的网络 ID值，选择一个网桥ID 值小的交换机上的端口作为指定端口；当网桥ID 值相同的时候，也就是说，有几个位于同一交换机上的端口时，比较端口ID 值，选择较小的作为指定端口

注：根网桥上的端口都是指定端口，因为根网桥上的端口的根路径成本为 0

5、逻辑结构无环拓扑

     最终形成逻辑结构无环拓扑

三、生成树算法的验证

1、三套交换机的生成协议选集

 2、生成树的命令配置

1）、SW1 的生成树状态

         【Huawei】dis stp brief

2）、SW2 的生成树状态

        【Huawei】dis stp brief

3）、SW3 的生成树状态

        【Huawei】dis stp brief

四、STP 利用BPDU选择根网桥

1、当交换机启动时，假定自己是根网桥，在向外发送的BPDU 中根网桥ID 字段填写自己的网桥 ID

2、交换机端口的STP状态

五、MSTP协议

1、MSTP概述  

1）、MSTP是一种公有生成树协议，在实际生产环境中得到了广泛的应用

2）、传统的生成树只运行一个实例，且收敛速度慢，RSTP在传统的STP基础上通过改进达到了加速网络拓扑收敛的目的，但仍有缺陷，由于STP和RSTP在整个局域网中，所有VLAN共享一个生成树实例，因此无法实现基于VLAN的负载均衡，网络环境稳点状态下备份链路始终不能转发数据流量，造成带宽的浪费。

2、PVST和MSTP区别

     PVST——它是思科私有的，多实例 多VLAN 可以实现负载均衡，但是它有缺陷，一个实例只能跑一个VLAN，意味着100个VLAN要开100个实例，很吃资源，是其弊端。

     MSTP——多树生成树协议，一个实例当中，可以包含多个VLAN，性能要比PVST性能好的多。

3、MSTP 网络层次

1）、带外管理流量

         管理平面和业务平面的数据是二根不同的线路

2）、带内管理流量

         管理平面和业务平面的数据是同一根网线

4、MSTP 端口状态

1）、Forwarding （转发）

2）、Learing       （学习）

3）、Discarding  （丢弃）

5、MSTP 配置命令

     用3台交换机设置MSTP模式，域中有 vlan 10 和 vlan 20 两种vlan

 SW1 ： stp mode mstp                          ### 交换机 STP模式改为 MSTP模式 ###

             stp region-configuration            ### 进入MSTP 设置模式 ###

             region-name Huawei                 ### 配置区域名为 huawei ###

             revision-level 1                          ### 版本级别为1（不同域可以都为1）###

             instance 1 vlan 10                     ###  定义实例1 为 vlan 10 ###

             instance 2 vlan 20                     ###  定义实例2 为 vlan 20 ###

             active region-configuration      ### 对MSTP 配置激活保存 ###

             quite

             stp instance 1 root primary        ### 定义本交换机为实例1的主根 ###

             stp instance 2 root secondary    ###  定义本交换机为实例2的备根 ###

 SW2： stp mode mstp

            stp region-configuration

            region-name Huawei

            revision-level 1

            instance 1 vlan 10

            instance 2 vlan 20

            active region-configuration

            quite

            stp instance 1 root secondary   ### 定义本交换机为实例1的备根 ###

            stp instance 2 root primary       ### 定义交换机为实例2的主根 ###

SW 3： stp mode mstp

            stp region-configuration

            region-name Huawei

            revision-level 1

            instance 1 vlan 10

            instance 2 vlan 20

            active region-configuration

            quit