現(xiàn)代交換技術(shù)STP生成樹協(xié)議

1、STP生成樹協(xié)議STP（Spanning Tree Protocol）是生成樹協(xié)議的英文縮寫。該協(xié)議可應(yīng)用于環(huán)路網(wǎng)絡(luò)，通過一定的算法實現(xiàn)路徑冗余，同時將環(huán)路網(wǎng)絡(luò)修剪成無環(huán)路的樹型網(wǎng)絡(luò)，從而避免報文在環(huán)路網(wǎng)絡(luò)中的增生和無限循環(huán)。STP的基本原理是，通過在交換機之間傳遞一種特殊的協(xié)議報文（在IEEE 802.1D中這種協(xié)議報文被稱為“配置消息”）來確定網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。配置消息中包含了足夠的信息來保證交換機完成生成樹計算。生成樹協(xié)議STP/RSTP1. 技術(shù)原理：STP的基本思想就是生成“一棵樹”，樹的根是一個稱為根橋的交換機，根據(jù)設(shè)置不同，不同的交換機會被選為根橋，但任意時刻只能有一個根橋。由根橋

2、開始，逐級形成一棵樹，根橋定時發(fā)送配置報文，非根橋接收配置報文并轉(zhuǎn)發(fā)，如果某臺交換機能夠從兩個以上的端口接收到配置報文，則說明從該交換機到根有不止一條路徑，便構(gòu)成了循環(huán)回路，此時交換機根據(jù)端口的配置選出一個端口并把其他的端口阻塞，消除循環(huán)。當(dāng)某個端口長時間不能接收到配置報文的時候，交換機認(rèn)為端口的配置超時，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇赡芤呀?jīng)改變，此時重新計算網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌匦律梢豢脴洹?2. 功能介紹：生成樹協(xié)議最主要的應(yīng)用是為了避免局域網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)環(huán)回，解決成環(huán)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的“廣播風(fēng)暴”問題，從某種意義上說是一種網(wǎng)絡(luò)保護技術(shù)，可以消除由于失誤或者意外帶來的循環(huán)連接。STP也提供了為網(wǎng)絡(luò)提供備份連接的可能，可與SDH

3、保護配合構(gòu)成以太環(huán)網(wǎng)的雙重保護。新型以太單板支持符合ITU-T 802.1d標(biāo)準(zhǔn)的生成樹協(xié)議STP及802.1w規(guī)定的快速生成樹協(xié)議RSTP，收斂速度可達(dá)到1s。但是，由于協(xié)議機制本身的局限，STP保護速度慢（即使是1s的收斂速度也無法滿足電信級的要求），如果在城域網(wǎng)內(nèi)部運用STP技術(shù)，用戶網(wǎng)絡(luò)的動蕩會引起運營商網(wǎng)絡(luò)的動蕩。目前在MSTP 組成環(huán)網(wǎng)中，由于SDH保護倒換時間比STP協(xié)議收斂時間快的多，系統(tǒng)采用依然是SDH MS-SPRING或SNCP，一般倒換時間在50ms以內(nèi)。但測試時部分以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的倒換時間為0或小于幾個毫秒，原因是內(nèi)部具有較大緩存。SDH保護倒換動作對MAC層是不可見的。

4、這兩個層次的保護可以協(xié)調(diào)工作，設(shè)置一定的“拖延時間”（hold-off），一般不會出現(xiàn)多次倒換問題。生成樹算法生成樹協(xié)議運行生成樹算法（STA）。生成樹算法很復(fù)雜，但是其過程可以歸納為一下三個部分。（1）選擇根網(wǎng)橋（2）選項根端口（3）選擇指定端口選擇根網(wǎng)橋的依據(jù)是交換機的網(wǎng)橋優(yōu)先級，網(wǎng)橋優(yōu)先級是用來衡量網(wǎng)橋在生成樹算法中優(yōu)先級的十進制數(shù)，取值范圍是065535.默認(rèn)值是32768，網(wǎng)橋ID是由網(wǎng)橋優(yōu)先級和網(wǎng)橋MAC地址組成的。共有8個字節(jié)。選擇根端口的依據(jù)是（1）到跟網(wǎng)橋的最低路徑成本。根路徑成本是兩個網(wǎng)橋間的路徑上所有鏈路的成本之和，也就是某個網(wǎng)橋到達(dá)根網(wǎng)橋的中間所有鏈路的路徑成本之和，一

5、條鏈路的帶寬越大，他的傳輸成本就越低。（2）直連的網(wǎng)橋ID最?。?）端口ID最小選擇指定端口的依據(jù)是：（1）根路徑成本較低（2）所在的交換機網(wǎng)橋ID值最?。?）端口ID值最小STP生成樹協(xié)議一、STP概述STP（生成樹協(xié)議）是一個二層管理協(xié)議。在一個擴展的局域網(wǎng)中參與STP的所有交換機之間通過交換橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元BPDU（Bridge Protocol Data Unit）來實現(xiàn)；為穩(wěn)定的生成樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇一個根橋；為每個交換網(wǎng)段選擇一臺指定交換機；將冗余路徑上的交換機置為Blocking，來消除網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)路。IEEE 802.1d是最早關(guān)于STP的標(biāo)準(zhǔn)，它提供了網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)冗余切換機制。STP使

6、您能在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中部署備份線路，并且保證：在主線路正常工作時，備份線路是關(guān)閉的。當(dāng)主線路出現(xiàn)故障時自動使能備份線路，切換數(shù)據(jù)流。RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）是STP的擴展，其主要特點是增加了端口狀態(tài)快速切換的機制，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目焖俎D(zhuǎn)換。1.1 設(shè)置STP模式使用命令config spanning-tree mode可以設(shè)置STP模式為802.1d STP或者802.1w RSTP。1.2 配置STP交換機中默認(rèn)存在一個default STP域。多域STP是擴展的802.1d，它允許在同一臺交換設(shè)備上同時存在多個STP域，各個STP域都按照802.1d

7、運行，各域之間互不影響。它提供了一種能夠更為靈活和穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，基本實現(xiàn)在VLAN中計算生成樹。1.2.1 創(chuàng)建或刪除STP利用命令create stpd和delete stpd可以創(chuàng)建或刪除STP。缺省的default STP域不能手工創(chuàng)建和刪除。1.2.2 使能或關(guān)閉STP交換機中STP缺省狀態(tài)是關(guān)閉的。利用命令config stpd可以使能或關(guān)閉STP。1.2.3 使能或關(guān)閉指定STP的端口交換機中所有端口默認(rèn)都是參與STP計算的。使用命令config stpd port可以使能或關(guān)閉指定的STP端口。1.2.4 配置STP的參數(shù)運行某個指定STP的STP協(xié)議后，可以根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)

8、整該STP的一些參數(shù)。交換機中可以調(diào)整以下的STP協(xié)議參數(shù)：Bridge PriorityHello TimeForward DelayMax Age另外每個端口上可以調(diào)整以下參數(shù)：Path CostPort Priority表1-1 配置STP參數(shù)的常用命令config stpd forwarddelay配置根橋交換機端口狀態(tài)切換的時間間隔config stpd hellotime配置根橋交換機發(fā)送BPDU的時間間隔config stpd maxage配置BPDU報文老化的最長時間間隔config stpd priority配置運行STP協(xié)議時本交換機的優(yōu)先級config stpd port

9、 cost配置參與STP計算端口的路徑開銷config stpd port priority配置參與STP計算的端口的優(yōu)先級1.2.5 顯示STP狀態(tài)利用命令show stpd可以查看STP的狀態(tài)，包括：BridgeIDRoot BridgeIDSTP的各種配置的參數(shù)利用命令show stpd port可以顯示端口的STP狀態(tài)，包括：端口狀態(tài)Designated port端口的各種配置參數(shù)一與生成樹在缺省的模式中，每個定義一個標(biāo)準(zhǔn)是在整個交換網(wǎng)絡(luò)中使用一個，但并不排除在每個中實現(xiàn)與生成樹的關(guān)系通用生成樹（）生成樹（）帶的 生成樹（）是解決運行虛擬局域網(wǎng)生成樹的方法定義，整個第層交換網(wǎng)絡(luò)所有實現(xiàn)

10、了的，僅使用一個生成樹實例這個生成樹實例運行在整個交換局域網(wǎng)上是解決在虛擬局域網(wǎng)上處理生成樹的特有解決方案為每個虛擬局域網(wǎng)運行單獨的生成樹實例一般情況下要求在交換機之間的中繼鏈路上運行的是解決在虛擬局域網(wǎng)上處理生成樹問題的另一個方案允許信息傳給，以便與其他廠商在上運行生成樹的實現(xiàn)方法進行操作按生成樹（）為每個建立一個獨立的生成樹實例（）生成樹算法計算整個交換型網(wǎng)絡(luò)的最佳無環(huán)路徑的優(yōu)點：生成樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的總體規(guī)模減少改進了生成樹的擴展性，并減少了收斂時間提供更快的收斂恢復(fù)能力和更高的可靠性的缺點：為了維護針對每個而生成的生樹，交換機的利用率會更高為了支持各個的，需要占用更多的鏈路帶寬生成樹僅可運行

11、在個上公共生成樹（）是在虛擬局域網(wǎng)上處理生成樹的特有方法，這是一種解決方案，稱為單一或者公共生成樹生成樹協(xié)議運行在即缺省的上所有的交換機都舉出同一個根網(wǎng)橋，并建立與該根網(wǎng)橋的關(guān)系公共生成樹不能針對每個來優(yōu)化根網(wǎng)橋的位置公共生成樹優(yōu)點：最小數(shù)量的通信，帶寬占用少交換機負(fù)載保持最小公共生成樹的缺點如下：只用一個根網(wǎng)橋，這不能為所有的做到網(wǎng)橋的優(yōu)化放置，導(dǎo)致對某些設(shè)備來說可能存在次優(yōu)化路徑為包括交換架構(gòu)中的所有端口，生成樹的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較大，這就會導(dǎo)致較長的收斂時間和更頻繁的重新配置增強型的按生成樹（）有以下特征：它是發(fā)展的，可以與公共生成樹（）互操作通過中繼，與現(xiàn)存的交換機協(xié)議向后兼容，同時，也通過中

12、繼與連接互操作如果區(qū)域和區(qū)域之間要互操作，一定要通過區(qū)域-二生成樹配置生成樹配置涉及下面一些任務(wù)：選舉和維護一個根網(wǎng)橋通過配置一些生成樹的參數(shù)來優(yōu)化生成樹（如端口優(yōu)先級端口成本）通過配置上行鏈路來減少生成樹的收斂時間交換機上生成樹的缺省配置：啟用：缺省情況下啟用模式：交換機優(yōu)先級：端口優(yōu)先級：路徑成本：端口成本：（同上）計時器：時間：秒轉(zhuǎn)發(fā)延遲：秒最大老化時間：秒啟用生成樹：switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list步驟：switchc onfig tswitch(config)# spanning-tree vlan 10switch(config

13、)#endswitch#show spanning-tree summary/detailsummary摘要detail詳細(xì)Bridge Identifier has priority 8912,address 0006.eb06.1741 (本地交換機網(wǎng)橋）desigated root has priority 8912,address 0006.eb06.1741 (根網(wǎng)橋）designated port is 7,path cost 0 (路徑成本）times: hold1, topology change 35, notification 2hello 2, max age 20, f

14、orward delay 15 （根計時器）人為建立根網(wǎng)橋在生成樹網(wǎng)絡(luò)中，最重要的事情就是決定根網(wǎng)橋的位置可以讓交換機自己根據(jù)一定的原則來選擇根網(wǎng)橋以及備份或從（secondary）根網(wǎng)橋，也可使用命令人為指定根網(wǎng)橋：不要將接入層的交換機配置為根網(wǎng)橋根網(wǎng)橋通常是匯聚層或者核心層的交換機通過命令直接建立根網(wǎng)橋：spanning-tree vlan vlan-id root primary (網(wǎng)橋優(yōu)先級被置為24576)步驟：switchc onfig terminalswitch(config)#spanning-tree vlan vlan-id root primary dianmeter

15、net-diameter hello-time sec為配置根網(wǎng)橋、網(wǎng)絡(luò)半徑以及間隔關(guān)鍵字：指定這臺交換機為根網(wǎng)橋diameter netdianmeter：該關(guān)鍵字指定在末端口主機任意兩點之間的網(wǎng)段的最大數(shù)量net-diameter的值是這個直徑應(yīng)該從根網(wǎng)橋開始計算，根網(wǎng)橋是switch(config)#endswitch#show spanning-tree vlan vlan-id detail讓交換機返回缺省的配置，可以使用如下命令：no spanstree vlan vlan-id root修改網(wǎng)橋的優(yōu)先級別：多數(shù)情況下做如下配置：spanning -tree vlan vlan-i

16、d root primary （主網(wǎng)橋優(yōu)先級被置為24576）spanning-tree vlan vlan-id root secondary（備份網(wǎng)橋優(yōu)先級被置為28672）修改網(wǎng)橋優(yōu)先級：spanning-tree vlan vlan-id priority bridge-priority確定到根網(wǎng)橋的路徑生成樹協(xié)議依次用中這些不同域來確定根網(wǎng)橋的最佳路徑：根路徑成本（ ）發(fā)送網(wǎng)橋（）發(fā)送端口ID（）從端口發(fā)出時，它會被施加一個端口成本，所有端口成本的總和就是根路徑成本生成樹首先查看根路徑成本，以確定哪些端口應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)，哪些端口應(yīng)該阻塞報告最低路徑成本的端口被選為轉(zhuǎn)發(fā)端口如果對多個端口來說

17、，其中根路徑成本相同，那么，生成樹將查看網(wǎng)橋報告有最低網(wǎng)橋的端口被允許進行轉(zhuǎn)發(fā)，而其他所有端口被阻斷如果路徑成本和發(fā)送網(wǎng)橋都相同（如在平行鏈路中），生成樹將查看發(fā)送端口端口值小的優(yōu)先級高，將作為轉(zhuǎn)發(fā)端口修改端口成本如果想要改變某臺交換機和根網(wǎng)橋之間的數(shù)據(jù)通路，就要仔細(xì)計算當(dāng)前的路徑成本，然后，改變所希望路徑的端口成本我們可以更改交換機端口的成本，端口成本更低的端口更容易被選為轉(zhuǎn)發(fā)幀的端口spanning-tree vlan vlan-id cost costno spanning-tree vlan vlan-id cost(恢復(fù)默認(rèn)成本)配置步驟：config terminal 進入配置狀態(tài)

18、interface interface-id 進入端口配置界面spanning-tree vlan vlan-id cost cost值為某個配置端口成本endshow spanning-tree interface interface-id detail查看配置write修改端口優(yōu)先級在根路徑成本和發(fā)送網(wǎng)橋都相同的情況下，有最低優(yōu)先級的端口將為vlan轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀對應(yīng)基于的命令的交換機，可能的端口優(yōu)先級別范圍為，缺省為基于的交換機端口的優(yōu)先級別范圍是，缺省為spanning-tree vlan vlan-id port-priority priority值no spanning-tree vl

19、an vlanid port-priorityconfig terminal (進入配置模式)interface interface-id (進入端口配置模式) spanning-tree vlan vlan-id port-priority 值 endshow spanning-tree interface interface-id detailwrite-修改生成樹計時器使用缺省的計時器配置，從一條鏈路失效到另一條接替，需要花費秒這可能使網(wǎng)絡(luò)存取被耽誤，從而引起超時，不能阻止橋接回路的產(chǎn)生，還會對某些協(xié)議的應(yīng)用產(chǎn)生不良影響，會引起連接、會話或數(shù)據(jù)的丟失。還有一種情況就是使用熱備份路由選擇協(xié)議（），將兩臺路由器連接到一臺交換機上。某些情況下，缺省的的計時器值對于而言過長，會引起“活動”路由器的選擇的錯誤。修改時間spanning-tree vlan vlan-id hello-time seconds可以修改每一