CCNA2.0笔记_STP

　　STP介绍
　　　　STP的主要任务是阻止在第二层网络(网桥或交换机)上产生网络环路(通过将特定的端口选为 Blocking state),来实现无环的拓扑 ;

　　　　STP交换机之间使用Trunk连接 ;

　　　　Cisco Catalyst交换机默认开启pvst；所有接口默认启用STP.

　　　　STP采用生成树算法(STA)，它首先创建一个拓扑数据库，然后搜索并破坏掉冗余的链路.

　　STP协议：

　　　　1.CST(公有协议) 不支持单Vlan(stp进程) ;

　　　　2.PVST(思科私有协议) 支持64个Vlan实例 ;

　　　　3.PVST+(思科增强的私有协议) 支持128个实例,支持扩展系统ID.　　

　　

　　STP的操作

　　STP将一个环形网络生成无环拓扑的步骤：

　　　　1.每个广播域选择一个根桥(Root Bridge)

　　　　2.每个非根桥上选择一个根端口(Root Ports)

　　　　3.每个网段(链路)选择一个指定端口(Designated Ports)

　　　　4.阻塞非指定端口(NDP)

　　*网桥是交换机的前身，由于STP是在网桥基础上开发的，因此现在在交换机中仍然沿用网桥这一术语

　　

　　1,每个STP域(广播域)内选举一台Root Bridge(根交换机/根桥)

　　最初广播域中的每台交换机都会认为自己是Root Bridge，并向其他所有交换机发送BPDU(每个BPDU都包含一个BID)，所有参与 STP 的交换机互相交换 BPDU 帧，以确定网络中哪台交换机的BID最小。选出Root Bridge之后,只有Root Bridge可以周期性地发送BPDU,所有NRoot Bridge(非根桥)停止发送BPDU. BPDU组播地址：01-80-C2-00-00-00

　　在根桥上，不会有被阻塞的接口

　　选择根网桥依据:

　　　　BID(桥ID)最小的交换机为根桥(Root Bridge);

　　*BID：(网桥ID号)

　　　　BID是由 桥优先级+网桥mac地址 的组合来决定的；

　　　　优先级出厂时都是一样的，都是32768，范围0~65535；但是mac地址必然不同

　　　　先比较优先级,优先级小的直接选为根桥

　　　　如果优先级相同，则选取MAC地址最小的为根桥

　　　　用 show spanning-tree 可以查看优先级

　　

　　启用系统扩展ID：

(config)#spanning-tree extend system-id
    //低端交换机默认开启;高端交换机需要手动开启
　　//启用扩展系统ID，以支持1024 个MAC 地址

　　校验是否启用系统扩展ID:

Switch# show spanning-tree summary | include Extended
        Extended system ID is enabled.

　　手工配置vlan10 桥优先级

(config)#spanning-tree vlan  priority  //只能改为4096的整数倍

　　手动设置为Vlan10的主根桥

(config)#spanning-tree vlan  root primary

　　手动设置为Vlan10的次根桥

(config)#spanning-tree vlan  root secondary

　　*改变默认优先级是选举根桥的最佳方式
　　*将优先级设置为0意味着该交换机将始终是根桥

　　*每个VLAN都可以有不同的根桥，通过改变交换机vlan的默认优先级，以迫使交换机成为STP网络中的根桥

　　*对于网络中的每个VLAN，如果你想将某台交换机设置为根桥，那么必须改动每个VLAN的优先级

　　*PVST+可以控制每个Vlan流量的走向，将不同的VLan流量分担到不同路径，既实现了负载均衡，又通过STP避免了环路

　　

　　选择根桥举例

　　

　　2,在所有 非根桥 上选举一个唯一的Root Port(根端口)

　　　　除了根桥外，其他所有的交换机都是 非根桥(NRoot Bridge)；
　　　　根端口是指 直连到根桥的链路 所在的端口，或者到根桥的路径最短的端口；

　　　　如果有多条链路连接到根桥，就检查每条链路的 端口开销(由链路带宽来决定)，开销最低的链路所在的端口就成为根端口；

　　　　如果多条链路的开销相同，就使用 (除根桥外)BID最小的那台交换机 上的链路端口作为根端口。

　　　　如果多条链路来自同一台设备，就使用 端口号 最小的端口作为根端口。

　　

　　

　　*端口号：(端口ID)

　　　　

　　选择根端口的依据

　　　  根路径成本(端口/路径开销)最低

　　　  直连网桥的BID最小

　　　  直连网桥的端口号(Port ID)最小

　　选择根端口举例

　　

　　配置端口开销(Cost)

(config)#interface gigabitethernet 0/4
(config-if)#spanning-tree cost 40

　　重置端口开销(Cost)

(config)#interface gigabitethernet 0/4
(config-if)#no spanning-tree cost

　　配置端口优先级(包含在port id中)

(config)# interface gigabitethernet /
(config-if)# spanning-tree port-priority   //能被16整除

　　3,选完 根端口 之后，在 每两台交换机之间 的 每条链路两端 选举一个指定端口(Designated port)
　　　---在那条链路上的端口提供到根桥最大的带宽

　　在每个 链路 上，选择一个指定端口(有最低开销的端口就是指定端口)

　　★根桥上的每个端口都是指定端口

　　RP(根端口)对端一定是DP(指定端口);DP对端可能是RP，也可能是NDP(非指定端口)

　　第一步,比较链路两端的发送者(出站方向)的Cost of path(路径成本)值，谁小谁就是DP

　　第二步,比较链路两端的发送者(出站方向)BID，谁小谁就是DP

　　第三步,(除非交换机自己连自己，否则不采用)比较链路两端的发送者(出站方向)的Port-ID，谁小谁就是DP

　　*NDP,非指定端口将被置为阻塞状态。
　　*转发端口(Forwarding port)指能够转发帧的端口。

　　*阻塞端口(Blocked port)是指不能转发帧的端口，这样做是为了防止产生环路。但被阻塞的端口将始终监听帧。

　　选择指定端口的依据

　　　　根路径成本最低

　　　　端口所在交换机的BID值最小

　　　　端口号最小

　　选择指定端口举例

　　

　　STP端口状态

　　对于运行STP的网桥或交换机来说，其端口状态会在下列5种状态之间转变：

　　

　　阻塞(Blocking) 被阻塞的端口将不能转发帧，它只监听BPDU。设置阻塞状态的意图是防止使用有环路的路径。当交换机加电时，默认情况下所有的端口都处于阻塞状态。

　　侦听(Listening) 端口都侦听BPDU，以确信在传送数据帧之前，在网络上没有环路产生。处在侦听状态的端口，在没有形成MAC地址表时，就准备转发数据帧。

　　学习(Learning) 交换机端口侦听BPDU，并学习交换式网络中的所有路径。处在学习状态的端口形成了MAC地址表，但不能转发数据帧。转发延迟意味着将端口从侦听状态转换到学习状态所花费的时间，默认时设置为15秒，可以用命令show spanning-tree显示出来。

　　转发(Forwarding) 在桥接的端口上，处在转发状态的端口发送并接收所有的数据帧。如果在学习状态结束时，端口仍然是指定端口或根端口，它就进入转发状态。

　　禁用(Disabled) 从管理上讲，处于禁用状态的端口不能参与帧的转发或形成STP。处于禁用状态下，端口实质上是不工作的。

　　说明：只有在学习状态或转发状态下，交换机才能填写MAC地址表;

　　　　　被阻塞的端口仍然能接收BPDU，它们只是不能发送任何帧。

　   STP收敛

　　当网桥或交换机上的所有端口都转变到转发或阻塞状态时，就产生了收敛;

　　在收敛完成之前，交换机不能转发任何数据。在重新转发数据之前，所有的设备都必须更新;

　　交换机开机需要等待30秒时间开始转发数据;

　　从阻塞状态转变到转发状态通常要花50秒.

　　

　　端口快速(Port Fast)

　　跳过STP计算，直接进行转发，通常用于交换机直连(接入层)工作站/PC/服务器(如果连接交换机则会造成环路);

　　Access口和Trunk口都可以配置PortFast功能；

　　只能在接入层的交换机上配置此命令，用户是直接连接到接入层交换机的，在核心交换机上，不能配置此命令。

　　BPDU防护

　　在开启ProtFast和BPDU防护的接口上，如果检测到该端口连接的是交换机，则该端口会被Shutdown(为了防止环路);

　　BPDU防护只对配置了PortFast的端口起作用;

　　某端口配置Portfast和BPDU防护：

(config)#interface fastEthernet 0/1
(config-if)#spanning-tree portfast
(config-if)#spanning-tree bpduguard enable

　　在全局非Trunk口上启用Portfast,并为所有支持Portfast的端口启用BPDU防护

(config)#spanning-tree portfast
(config)#spanning-tree bpduguard default

　　相关命令：

　　手动启用生成树：

(config)#spanning-tree mode pvst

　　启用某VlanSTP：

(config)#spanning-tree vlan 

　　关闭某Vlan的STP:

(config)#no spanning-tree vlan 

　　端口单独配置Vlan开销（Cost）:

(config)#interface gigabitethernet /
(config-if)#spanning-tree vlan  cost 

　　查看VlanSTP信息 :

Show spanning-tree vlan 

　　检验端口和路径开销 :

Show spanning-tree active

STP要记住六点：
　　1.根桥负责维护网络拓扑，根桥的所有端口都是指定端口

　　2.选择根端口和制定端口的BPDU帧总是从根桥的所有端口向外发

　　3.选举指定端口，站在链路上比较所有端口发送的BPDU

　　4.选举根端口，站在桥上比较所有端口接收的BPDU(接收的BPDU+本接收端口线路带宽的cost)

　　5.交换机接收BPDU时开销值增加，发送BPDU时开销值不变

　　6.选举过程：选举根桥——>根端口——>指定端口——>其余为阻塞端口