个人名片：
🐼作者简介：一名大一在校生
🐻❄️个人主页：小新爱学习.
🐼个人WeChat：hmmwx53
🕊️系列专栏：零基础学java-----重识c语言----计算机网络
🐓每日一句：我走的很慢，但我从不放弃
文章目录
二层环路带来的问题单点故障解决方案之STPSTP生成树协议生成树概述：STP生成树的作用基本概念 ：根桥STP的计算过程启动STP配置STP示例STP的典型应用STP vs RSTP vs MSTP二层环路带来的问题
1、广播风暴：交换机CPU利用率飙升2、MAC地址飘逸：每一次MAC地址表都会变化单点故障解决方案之STP
STP-生成树协议，无环路
STP是一个用于局域网中消除环路的协议
基本概念 ：根桥，Cost开销，RPC根路径开销，BPDU
STP生成树协议
生成树概述：
1、STP是一个用于局域网中消除环路的协议
2、运行该协议的设备通过彼此交互信息而发现网络中的环路，并对某些接口进行阻塞以消除环路
3、STP在网络中运行后会持续监控网络的状态，当网络出现拓扑变更时，STP能够进行感知并可以制动响应，从而使网络状态适应新的拓扑结构，保证网络的可靠性
4、由于局域网规模的不断增长，生成树协议成为了当前最重要的局域网协议之一
STP生成树的作用
生成树能动态响应网络拓扑变化调整阻塞接口
生成树既可以做到防止二层交换机的环路，又可以做到提高网络的冗余性
基本概念 ：
根桥，Cost开销，RPC根路径开销，BPDU
根桥
1、根桥是一个STP交换网络中的树根
2、STP开始工作以后，会在交换网络中选举一个根桥，根桥是生成树进行拓扑计算的重要“参考点”，是STP计算得出的无环拓扑的树根
3、在STP网络中，桥ID最小的设备会被选举为根桥
在BID的比较过程中，首先比较桥优先级，优先级的值越小，则越优先，拥有最小优先级值的交换机会 成为根桥；如果优先级相等在比较MAC地址，拥有最小MAC地址的交换机会成为根桥。
STP的计算过程
1、选举根桥
网络初始化时，网络中所有的STP设备都认为自己是“根桥”，根桥ID为自身的设备ID。通过交换BPDU消息，设备之间比较根桥ID，网络中根桥ID最小的设备被选为根桥。根桥上的所有端口都是转发状态。
2、选举根接口
非根桥设备将接收最优配置消息的那个端口定为根端口，根端口也是处于转发状态。
3、选举指定接口
设备根据根端口的配置消息和根端口的路径开销，为每个端口计算一个指定端口配置消息，然后将计算出的配置消息与角色待定端口自己的配置消息进行比较。
如果计算出的配置消息更优，则该端口被确定为指定端口，其配置消息也被计算出的配置消息替换，并周期性地向外发送；
如果该端口自己的配置消息更优，则不更新该端口的配置消息并将该端口阻塞。该端口将不再转发数据，且只接收不发送配置消息。
4、阻塞非指定接口
剩下的就是阻塞接口
一旦根桥、根端口和指定端口选举成功，整个树形拓扑就建立完毕了。在拓扑稳定后，只有根端口和指定端口转发流量，其他的非根、非指定端口都处于阻塞（Blocking）状态，它们只接收STP协议报文而不转发用户流量。下面结合例子说明STP算法实现的具体过程。
启动STP
1.执行命令system-view，进入系统视图。
2.执行命令stp mode stp，配置交换设备的STP模式。
3.缺省情况下，交换机运行MSTP模式，MSTP模式兼容STP和RSTP模式。
4.（可选）配置根桥和备份根桥
5
a.在欲配置为根桥的设备上执行命令：stp root primary，配置当前设备为根桥设备。
b.在欲配置为备份根桥的设备上执行命令：stp root secondary，配置当前设备为备份根桥设备。
6.（可选）执行命令stp priority priority，配置交换设备在系统中的优先级。
7.缺省情况下，交换设备的优先级取值为32768。其值的步长为4096，如0、4096、8192等。数值越小，优先级越高，成为根桥的可能性越大。对于网络中部分性能低、网络层次低的交换设备，不适合作为根桥设备，一般会配置其低优先级以保证该设备不会成为根桥。
8.（可选）执行命令stp pathcost-standard { dot1d-1998 | dot1t | legacy }，配置端口路径开销计算方法。
9.缺省情况下，路径开销值的计算方法为IEEE 802.1t（dot1t）标准方法。同一网络内所有交换设备的端口路径开销应使用相同的计算方法。
10.（可选）配置端口路径开销值及优先级
11
a.执行命令interface interface-type interface-number，进入参与生成树协议计算的接口视图。
b.执行命令stp cost cost，设置当前端口的路径开销值。
存在环路的网络环境中，对于链路速率值相对较小的端口，建议将其路径开销值配置相对较大，以使其在生成树算法中被选举成为阻塞端口，阻塞其所在链路。
c.执行命令stp port priority priority，配置端口的优先级。
缺省情况下，交换设备端口的优先级取值是128。
d.如果希望将某交换设备的端口阻塞从而破除环路，则可将其端口优先级设置比缺省值大，使得在选举过程中成为被阻塞的端口。
e.执行命令quit，退回系统视图。
12.执行命令stp enable，使能交换设备的STP功能。
13.执行命令commit，提交配置。
配置STP示例
以下图的组网环境为例，介绍STP的配置步骤、查看配置结果。
1.在SwitchA上配置生成树协议为STP模式，配置SwitchA为根桥，路径开销计算方法为华为私有计算方法。
<SwitchA> system-view[～SwitchA] stp mode stp[*SwitchA] stp root primary[*SwitchA] stp pathcost-standard legacy[*SwitchA] commit
2.在SwitchB上配置生成树协议为STP模式，配置SwitchB为备份根桥，路径开销计算方法为华为私有计算方法，并关闭与Server2相连端口的STP功能。
<SwitchB> system-view[～SwitchB] stp mode stp[*SwitchB] stp root secondary[*SwitchB] stp pathcost-standard legacy[*SwitchB] interface 10ge 1/0/2[*SwitchB-10GE1/0/2] stp disable[*SwitchB-10GE1/0/2] commit
3.在SwitchC上配置生成树协议为STP模式，路径开销计算方法为华为私有计算方法，接口10GE1/0/1的路径开销值为20000，并关闭与Server1相连端口的STP功能。
<SwitchC> system-view[～SwitchC] stp mode stp[*SwitchC] stp pathcost-standard legacy[*SwitchC] interface 10ge 1/0/1[*SwitchC-10GE1/0/1] stp cost 20000[*SwitchC-10GE1/0/1] quit[*SwitchC] interface 10ge 1/0/2[*SwitchC-10GE1/0/2] stp disable[*SwitchC-10GE1/0/2] commit
4.在SwitchD上配置生成树协议为STP模式，路径开销计算方法为华为私有计算方法。
<SwitchD> system-view[～SwitchD] stp mode stp[*SwitchD] stp pathcost-standard legacy[*SwitchD] commit
5.环网中所有设备均使能STP。以SwitchA为例，在SwitchB、SwitchC和SwitchD上执行相同的操作。
[～SwitchA] stp enable[*SwitchA] commit
6.验证配置结果。待网络稳定后，可以执行display stp brief查看端口角色和端口状态等信息，以SwitchA为例：
[～SwitchA] display stp briefMSTID Port Role STP State ProtectionCost Edged0 10GE1/0/1 DESI forwarding none 2disable0 10GE1/0/2 DESI forwarding none 2disable
STP的典型应用
在一个复杂的网络中，网络规划者由于冗余备份的需要，一般都倾向于在设备之间部署多条物理链路，其中一条作主用链路，其他链路作备份。这样就难免会形成环形网络，若网络中存在环路，可能会引起广播风暴和MAC表项被破坏。
在网络中部署STP协议，通过彼此交互信息发现网络中的环路，并有选择的对某个端口进行阻塞，最终将环形网络结构修剪成无环路的树形网络结构，从而防止报文在环形网络中不断增生和无限循环，避免设备由于重复接收相同的报文造成处理能力下降。
STP vs RSTP vs MSTP
STP包含两种含义：
狭义的STP是指IEEE 802.1D中定义的STP协议。广义的STP包括IEEE 802.1D中定义的STP、IEEE 802.1W中定义的快速生成树协议RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）和IEEE 802.1S中定义的多生成树协议MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）。
目前，生成树协议支持如下：
STP是基础的数据链路层的管理协议，用于二层网络的环路检测和预防。但是，STP拓扑收敛速度慢。RSTP在STP基础上进行了改进，实现了网络拓扑快速收敛。但RSTP和STP还存在同一个缺陷：局域网内所有的VLAN共享一棵生成树，不能按VLAN阻塞冗余链路，所有VLAN的报文都沿着一棵生成树进行转发。MSTP通过设置VLAN映射表（即VLAN和生成树实例的对应关系表），把VLAN和生成树实例联系起来。同时它把一个交换网络划分成多个域，每个域内形成多棵生成树实例，生成树实例之间彼此独立。MSTP提供了数据转发的多个冗余路径，在数据转发过程中实现VLAN数据的负载均衡。
生成树协议中，MSTP兼容RSTP、STP，RSTP兼容STP。三种生成树协议的比较
