生成树

Spanning tree
交换机之间存在冗余路径，以及交换机的泛洪机制，导致交换机之间产生二层交换环路
造成影响：1.广播风暴（环路） 2.MAC地址表不稳定 3.数据帧的重复拷贝
解决方案：逻辑性阻塞某个接口.
交换机之间只要出现环状网路就得这样解决。
STP： spanning tree 生成树
在交换机之间，通过发送比较信息，选择在环路之间应该被阻塞的接口.
一、生成树类型
公有生成树：STP（又称为802.1D 标准生成树） RSTP（802.1W 快速生成树） MST（802.1S 多生成树）
私有生成树：PVST（基于VLAN的标准生成树） PVRST+（基于VLAN的快速生成树）
二、发送比较信息，BPDU
BPDU—网桥协议数据单元
配置BPDU：config-BPDU
拓扑变更BPDU：TCN-BPDU
运行生成树的交换机的接口并不一定是trunk模式，和接口模式无关

Flags：标记位字段，1个字节，8bit，6bit保留，可区分TCA拓扑变更确认 TC拓扑变更
Message age消息老化时间，300秒，与MAC地址的老化时间一致，生成树协议也需要学习MAC地址信息
Max age：最大等待时间，也就是超时时间，时间20秒，BPDU存储的时间长度，默认为20秒.如果从收到BPDU开始,20秒内仍未收到BPDU,网桥将宣布保存的BPDU无效,并开始寻找新的根端口.
Hello time：hello时间，BPDU发送间隔，配置BGDU生成树稳定以后是不发送的，但是根会继续发送，周期时间2秒，告诉其他交换机生成树正常，自己还没有宕机，否则都稳定不发BPDU，那一旦根交换机宕机也不发送，整个生成树无用。
Forward delay：转发延时，15秒，状态切换时间

三.介绍详细BPDU字段
1.BID ：网桥标识符，用于表示该交换机或网桥在该生成树中的唯一性
构成：BID 优先级 + mac地址 ，
注意：PVST、PVRSTP+，构成是BID优先级+VLAN ID+mac地址
MST，构成是BID优先级+ instance ID + mac地址
BID优先级：默认值为32768，数值范围0-65535（BID优先级数值必须为4096的倍数， 范围也可称为0-61440）,再使用BID优先级时，数值越小越优.
Mac 地址：本交换机上背板地址池中最小的MAC地址，mac地址越小越优
2.root ID：根标识符 ，在一棵生成树中表示唯一根.使用最优质的BID表示
3.Cost Of Path，也称为CoP值，路径开销，描述了本接口到达根的路径开销值，数值越小越优
10G-----2
1G--------4
100M-----19
10M-----100
默认根网桥上所有接口的COP值为0，经过不同的链路增加对应的cost
4.port ID ，端口标识符，用于表示本交换机上接口的唯一性标识
构成： PID优先级+port number
PID优先级：默认为128，数值范围0-255（PID优先级必须为16的倍数，所有范围 0-240）,数值越小越优
Port number：端口号，表示了本交换机该接口的唯一性，一般为接口的端口号标识，数值越小越优.
5.生成树中的计时器
Hello 时间： 默认2s，配置BPDU的发送间隔
Max age ：最大等待时间，默认20s，hello数据包的超时时间以及从blocking进入 listening 状态等待时间
Message age ：消息时间，也称消息的老化时间，实际上等于MAC地址老化时间， 默认300s，在启用portfast等特性时变为15s
Forward delay ：转发延时，默认15s ，在生成树中状态切换间隔
Listening进入learning进入forwarding 时间间隔

四.交换网络中交换机的角色以及端口状态切换
交换机角色：分为根网桥和非根网桥
端口角色：根端口（RP）、指定端口(DP)、非指定端口(NDP)（阻塞端口）
端口状态切换：
Blocking ：阻塞状态，不能发送BPDU，接收BPDU，不能发送和接收数据，被动等待 20s进入下一状态
Listening ：监听状态，可以发送和接收BPDU，不能发送和接收数据，进行STP选举， 被动等待一个forward delay 15s进入下一状态
Learning ：学习状态，可以发送和接收BPDU，不能发送和接收数据，可以学习BPDU 中的源MAC地址（MAC地址学习状态），被动等待一个forward delay 15s进入下一 状态
Forwarding ：转发状态，可以发送、接收BPDU和数据，mac地址学习和生成树接口 状态切换完成
综上所述，802.1D生成树收敛时间是50秒。PVST也是50秒

五.生成树选举
1.选举过程，根网桥—根端口----指定端口----非指定端口
根网桥选举：具有最优BID的交换机为根网桥
根端口：用于接收来自根的BPDU信息，只能存在于非跟网桥之上，并且一个交换机只能存在一个.
根端口选举： 1.最小COP值 2.发送方（对端）最小的BID 3.发送方的PID
指定端口：用于发送或转发BPDU信息，存在于每条链路中，一条只能存在一个指定端口，根网桥的所有接口全为指定端口
指定端口选举：1.接口所属交换机上根端口到达根网桥的COP值 2.本交换机BID 3.本 地的PID
阻塞端口：逻辑上打破接口

拓扑图：

思科模拟器默认运行的是PVST，这个与我们说的标准生成树802.1D差不多，只是PVST是一个VLAN一棵树，802.1D所有VLAN只有一棵树，以及在发送BID时候PVST发送多了VLAN ID。如果都只是存在一个默认VLAN，两者是没有区别的。

七.SPT 控制
先做成trunk链路（不是强制要求）

选择生成树模式（四个交换机都得做）

查看VLAN 1的生成树

先自己判断以下信息，最后结合图验证是否正确
SW1的接口全是指定端口，
SW2的E 2/0是根端口，E2/1为阻塞端口,E0/0为指定端口，E0/1为指定端口，E0/2 E0/3为指定端口，
SW3的E0/0是根端口，E0/1为阻塞端口，E0/2，E0/3阻塞端口，E2/0为指定端口，E2/1为指定端口，，
SW4的E0/2是根端口，E0/3为阻塞端口，E0/0 E0/1为阻塞端口，E2/0,E2/1为阻塞端口

如果现在想让SW2成为根网桥，那么只需修改SW2的BID，而BID里面的能调整的就是优先级了：

方法二：设置主根和备份跟

控制根网桥的位置，一般root建议做在核心层或汇聚层交换机上，产生上层blocking 端口的数量
如果让SW1作为所有VLAN的根网桥

控制根端口位置，修改链路cost值

也可以通过修改发送方的PID，（BID改了没用，不会影响的，对于两者而言都是一样的）

八.802.1D生成树优缺点
优点：树少、简单、
缺点：生成树收敛速度慢（默认共计收敛时间50s），基于计时器收敛、不能进行负载分担
PVST：
优点：简单、支持负载分担
缺点：生成树收敛速度慢，生成树数量较多.
解决办法：
1.使用spanning tree 的增强特性 portfast、backbonefast 、uplinkfast
2.使用RSTP或MST

最后

以上就是跳跃小土豆为你收集整理的生成树的全部内容，希望文章能够帮你解决生成树所遇到的程序开发问题。

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