八、STP生成树

1、STP概述

为了提高网络可靠性，交换网络中通常会使用冗余链路。然后冗余链路会给交换网络带来环路风险，并导致广播风暴以及MAC地址表不稳定等问题。生成树协议STP（Spanning Tree Protocol）可以在提高可靠性的同时又能避免环路带来的各种问题。

2、广播风暴

• 环路会引起广播风暴
• 网络中的主机会收到重复的数据帧。

3、STP的作用

• STP通过阻塞端口来消除环路，并能够实现链路备份的目的。

4、STP的操作

• a、选举一个根桥（每一台交换机启动后，都认为自己是根桥）
• b、每个非根桥交换机选举一个根端口（非根交换机在选举根端口时分别依据该端口的根路径开销、对端BID、对端PID和本段PID）
• c、每个链路上选举一个指定端口（非根交换机在选举指定端口时分别依据根路径开销、BID、PID）
• d、阻塞非根、非指定端口

5、STP端口状态转换

a、Disabled：端口初始化时
b、Blocking：不转发，接受和处理BPDU
c、Listening：
d、Learning：学习MAC地址
f、Forwarding：

6、STP的BPDU介绍

• BPDU详细参数

BPDU有两种类型：配置BPDU和TCN BPDU。
1、配置BPDU包含了根桥、路径开销和端口ID等参数。STP协议通过在交换机之间传递配置BPDU来选举根交换机，以及确定每个交换机端口的角色和状态。在初始化过程中，每个根桥都主动发送配置BPDU。在网络拓扑稳定以后，只有根桥主动发送配置BPDU，其他交换机在收到上游传来的配置BPDU后，才会发送自己的配置BPDU。
2、TCN BPDU是指下游交换机感知到拓扑发生变化时向上游发送的拓扑变化通知。

• 配置BPDU详细信息：
  （1）、根桥ID：由根桥的优先级和MAC地址组成，每个STP网络中有且仅有一个根。
  （2）、根路径开销：到根桥的最短路径开销。
  （3）、指定桥ID：由指定桥的优先级和MAC地址组成
  （4）、指定端口ID：由指定端口的优先级和端口号组成。
  （5）、Message Age：配置BPDU在网络中传播的生存期。
  （6）、Max Age：配置BPDU在设备中能够保存的最大生存期。
  （7）、Hello Time：配置BPDU发送的周期
  （8）、Forward Delay：端口状态迁移的延时。

7、STP的拓扑变化

• 根桥故障：非根桥会在BPDU老化之后开始根桥的重新选举。
• 直连链路故障：
• 非直连链路故障：

拓扑变化过程中，根桥通过TCN BPDU报文获取生成树拓扑发生故障。根桥生成TC用来通知其他交换机加速老化现有的MAC地址表项。

• SWC感知拓扑发生变化后，会不间断地向SWB发送TCN BPDU报文。
• SWB收到SWC发来的TCN BPDU报文后，会把配置BPDU报文中的Flags的TCA位设置为1，然后发送给SWC，告知SWC停止发送TCN BPDU报文。
• SWB向根桥转发TCN BPDU报文。
• SWA把配置BPDU报文中的Flags的TC位设置为1后发送，通知下游设备把MAC地址表的老化时间有默认的300秒修改为Frowarding Delay的时间。
• 最多等待15秒后，SWB的错误映射关系会被自动清除。

8、STP的配置

• 通过修改交换机的优先级，可以配置交换机为根交换机。
  [huawei] stp priority 4096
• 指定修改某个链路的开销值
  [huawei] interface G 0/0/0
  [huawei-GigabitEthernet0/0/0] stp cost 2000
• 查看STP配置
  [huawei] display stp