STP协议
2012-06-05 17:48
141 查看
STP协议
STP为生成树协议，就是把一个环形的结构改变成一个树型的结构。STP协议就是用来将物理上存在环路的网络，通过一种算法，在逻辑上断开一些端口，来生成一个逻辑上的树型结构。
1.STP工作原理
生成树协议运行生成树算法，其过程可以归纳为以下三个步骤：
选择根网桥（root bridge）
选择根端口（root ports ）
选择指定端口（designated ports）
（1）选择根网桥
选择根网桥实际上就是为网络选出一个树根，选择根网桥的依据是网桥ID，网桥ID由8个字节，前2个字节的十进制数为网桥优先级，后6个字节为网桥的MAC地址。
网桥优先级是用于衡量网桥在生成树算法中优先级的十进制数，取值范围为0---65535，默认为32768。
网桥ID中的MAC地址是交换机的MAC地址之一，当使用命令查看交换机的MAC地址表的时候，显示在最前面的MAC地址就是STP计算用的交换机的MAC地址。
按照生成树算法的定义，当比较某个STP参数的取值时，值小的优先级高，因此，选择根网桥的时候，比较的方法是看哪台交换机的网桥ID的值最小，优先级小的被选择为根网桥，在优先级相同的情况下，MAC地址小的为根网桥。
（2）选择根端口
根端口位于非根网桥上，每个非根网桥上选择一个根端口。
选择根端口的依据按顺序依次是：
到根网桥最低的根路径成本
直连的网桥ID最小
端口ID最小
根路径成本是两个网桥之间的路径上所有链路的成本之和，也就是某个网桥到达根网桥的中间所有链路的路径成本之和。
路径成本用来代表一条链路的带宽高低，一条链路的带宽越大，它传输数据的成本就越低。
端口ID是一个2字节的STP参数，由一个字节的端口优先级和一个字节的端口编号组成。
在STP选择根端口的时候，首先比较交换机端口的根路径成本，根路径成本低的为根端口。当根路径成本相同的时候，比较连接的交换机的网桥ID值，选择网桥ID值小的作为根端口，当网桥ID相同的时候，比较端口ID值，选择较小的作为根端口。
（3）选择指定端口
选择指定端口的顺序有3个：
根路径成本较低（与其他的交换机相比）
所在的交换机的网桥ID的值最小（可能性较低）
端口ID的值较小（可能性较低）
根网桥上的接口都是指定端口，因为根网桥上端口的根路径成本为0。
2.BPDU（桥协议数据单元）
交换机之间通过BPDU来交换网桥ID、根路径成本等信息。交换机从端口发送出一个BPDU帧，使用该端口本身的MAC地址作为源地址。交换机本身并不知道它周围是否还有其他的交换机存在。因此，BPDU帧利用了一个STP组播地址 01-80-C2-00-00-00作为它的一个目的地址，使之能到达相邻的并处于STP侦听状态的交换机。
每隔2S，BPDU报文便向所有的交换机端口发送一次，以便交换机（或网桥）能交换当前最新的拓扑信息，并迅速识别和检测其中的环路。
BPDU有两种类型：
一种是配置BPDU，用于生成树计算
一种是拓扑变更通告（TCN）BPDU，用于通告网络拓扑的变化。
3.生成树端口的状态
在STP运算过程中，交换机的每一个端口都必须依次经历好几种状态。
如果一个端口允许转发数据，它首先从disabled状态开始，经过几个被动状态，最后进入active状态。
Disabled（禁用）：由网络管理员设定或因网络故障使系统的端口处于disabled状态，这个状态并不是端口正常的STP状态的一部分。
Blocking（阻塞）：既不能接收或发送数据，也不能向它的地址表添加MAC地址。这个端口仅允许接收BPDU报文，选出指定端口后非指定端口也处于此状态。
Listening（侦听）：一个交换机的一个端口可选为根端口或指定端口，它就将端口从blocking状态变为listening状态。在此状态，端口仍不能接收或发送数据帧。但可以接收发送BPDU报文，如果该端口失去根端口或指定端口的地位，那么就会回到blocking状态。
Learning（学习）：该端口发送和接收BPDU报文，可以学习新的MAC地址，并将该地址加入到交换机的地址表中。
Forwarding（转发）：既可以发送和接收数据帧，也可以收集MAC地址加入到它的地址表，还可以发送和接收BPDU报文。
从阻塞到侦听（20S）
从侦听到学习（15S）
从学习到转发（15S）
4.VLAN 与生成树
VLAN与生成树之间的关系有以下几种：
IEEE的通用生成树 CST
CISCO的每VLAN 生成树 PVST
CISCO的能兼容CST的PVST PVST+
CST不考虑VLAN，以交换机为单位运行STP。
PVST是CISCO私有的协议，PVST为每个虚拟局域网运行单独的生成树实例。
5.PVST配置的意义：
（1）配置网络中比较稳定的交换机为根网桥。
（2）利用PVST实现网络的负载分担。
（3）配置上行速链路，实现备份的上行链路快速恢复。
企业网络的结构主要包含3个层次：核心层、汇聚层和接入层，其中上行链路主要配置在汇聚层和接入层的交换机上。
配置上行速链路，当接入层或汇聚层的交换机主用的上行链路断开的时候，被阻塞的端口迅速转换到转发状态，不需要经过侦听和学习状态。
（4）配置速端口，使连接终端的端口快速进入到转发状态。
配置速端口不经过侦听和学习状态，直接进入转发状态，速端口只能配置在连接终端的接口上。
6.PVST配置命令
（1）启用生成树命令
交换机默认情况下启用生成树，一般情况下，尽量不要关闭生成树。
switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list
（2）指定根网桥：如果配置为primary，交换机的优先级变为24576，配置为secondary，优先级变为28672
switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list root primary | secondary
（3）修改网桥的优先级：配置一个交换机为根网桥，可以通过修改网桥优先级的命令来实现。
switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list priority bridge-priority
（4）修改端口成本
switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list cost cost
（5）修改端口优先级
switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list port-priority priority
（6）配置上行速链路
switch(config)#spanning-tree uplinkfast
（7）配置速端口
switch(config-if)#spanning-tree portfast
（8）查看生成树的配置
switch#show spanning-tree
（9）查看某个VLAN的生成树详细信息
Switch#show spanning-tree vlan vlan-list
7.ethernetchannel （以太网通道）
以太网通道通过捆绑多条以太链路来提高链路带宽，并运行一种机制，将多个以太网通道捆绑成一条逻辑链路。以太网通道最多可以捆绑8条物理链路。
以太网通道必须遵循以下一些规则：
（1）参与捆绑的端口必须属于同一个VLAN，如果是在中继模式下，要求所以参加捆绑的端口都是在中继模式下。
（2）如果端口配置的模式是中继模式，那么，应该在链路两端将通道中的所有端口配置成相同的中继模式。
（3）所有参与捆绑的端口的物理参数设置必须相同，应该有同样的速度和全/半双工模式设置。
（4）三层端口不能配以太通道，没有这个命令本文出自 “活到老，学到老。” 博客，请务必保留此出处http://kalng.blog.51cto.com/3145815/888613
STP为生成树协议，就是把一个环形的结构改变成一个树型的结构。STP协议就是用来将物理上存在环路的网络，通过一种算法，在逻辑上断开一些端口，来生成一个逻辑上的树型结构。
1.STP工作原理
生成树协议运行生成树算法，其过程可以归纳为以下三个步骤：
选择根网桥（root bridge）
选择根端口（root ports ）
选择指定端口（designated ports）
（1）选择根网桥
选择根网桥实际上就是为网络选出一个树根，选择根网桥的依据是网桥ID，网桥ID由8个字节，前2个字节的十进制数为网桥优先级，后6个字节为网桥的MAC地址。
网桥优先级是用于衡量网桥在生成树算法中优先级的十进制数，取值范围为0---65535，默认为32768。
网桥ID中的MAC地址是交换机的MAC地址之一，当使用命令查看交换机的MAC地址表的时候，显示在最前面的MAC地址就是STP计算用的交换机的MAC地址。
按照生成树算法的定义，当比较某个STP参数的取值时，值小的优先级高，因此，选择根网桥的时候，比较的方法是看哪台交换机的网桥ID的值最小，优先级小的被选择为根网桥，在优先级相同的情况下，MAC地址小的为根网桥。
（2）选择根端口
根端口位于非根网桥上，每个非根网桥上选择一个根端口。
选择根端口的依据按顺序依次是：
到根网桥最低的根路径成本
直连的网桥ID最小
端口ID最小
根路径成本是两个网桥之间的路径上所有链路的成本之和，也就是某个网桥到达根网桥的中间所有链路的路径成本之和。
路径成本用来代表一条链路的带宽高低，一条链路的带宽越大，它传输数据的成本就越低。
端口ID是一个2字节的STP参数，由一个字节的端口优先级和一个字节的端口编号组成。
在STP选择根端口的时候，首先比较交换机端口的根路径成本，根路径成本低的为根端口。当根路径成本相同的时候，比较连接的交换机的网桥ID值，选择网桥ID值小的作为根端口，当网桥ID相同的时候，比较端口ID值，选择较小的作为根端口。
（3）选择指定端口
选择指定端口的顺序有3个：
根路径成本较低（与其他的交换机相比）
所在的交换机的网桥ID的值最小（可能性较低）
端口ID的值较小（可能性较低）
根网桥上的接口都是指定端口，因为根网桥上端口的根路径成本为0。
2.BPDU（桥协议数据单元）
交换机之间通过BPDU来交换网桥ID、根路径成本等信息。交换机从端口发送出一个BPDU帧，使用该端口本身的MAC地址作为源地址。交换机本身并不知道它周围是否还有其他的交换机存在。因此，BPDU帧利用了一个STP组播地址 01-80-C2-00-00-00作为它的一个目的地址，使之能到达相邻的并处于STP侦听状态的交换机。
每隔2S，BPDU报文便向所有的交换机端口发送一次，以便交换机（或网桥）能交换当前最新的拓扑信息，并迅速识别和检测其中的环路。
BPDU有两种类型：
一种是配置BPDU，用于生成树计算
一种是拓扑变更通告（TCN）BPDU，用于通告网络拓扑的变化。
3.生成树端口的状态
在STP运算过程中，交换机的每一个端口都必须依次经历好几种状态。
如果一个端口允许转发数据，它首先从disabled状态开始，经过几个被动状态，最后进入active状态。
Disabled（禁用）：由网络管理员设定或因网络故障使系统的端口处于disabled状态，这个状态并不是端口正常的STP状态的一部分。
Blocking（阻塞）：既不能接收或发送数据，也不能向它的地址表添加MAC地址。这个端口仅允许接收BPDU报文，选出指定端口后非指定端口也处于此状态。
Listening（侦听）：一个交换机的一个端口可选为根端口或指定端口，它就将端口从blocking状态变为listening状态。在此状态，端口仍不能接收或发送数据帧。但可以接收发送BPDU报文，如果该端口失去根端口或指定端口的地位，那么就会回到blocking状态。
Learning（学习）：该端口发送和接收BPDU报文，可以学习新的MAC地址，并将该地址加入到交换机的地址表中。
Forwarding（转发）：既可以发送和接收数据帧，也可以收集MAC地址加入到它的地址表，还可以发送和接收BPDU报文。
从阻塞到侦听（20S）
从侦听到学习（15S）
从学习到转发（15S）
4.VLAN 与生成树
VLAN与生成树之间的关系有以下几种：
IEEE的通用生成树 CST
CISCO的每VLAN 生成树 PVST
CISCO的能兼容CST的PVST PVST+
CST不考虑VLAN，以交换机为单位运行STP。
PVST是CISCO私有的协议，PVST为每个虚拟局域网运行单独的生成树实例。
5.PVST配置的意义：
（1）配置网络中比较稳定的交换机为根网桥。
（2）利用PVST实现网络的负载分担。
（3）配置上行速链路，实现备份的上行链路快速恢复。
企业网络的结构主要包含3个层次：核心层、汇聚层和接入层，其中上行链路主要配置在汇聚层和接入层的交换机上。
配置上行速链路，当接入层或汇聚层的交换机主用的上行链路断开的时候，被阻塞的端口迅速转换到转发状态，不需要经过侦听和学习状态。
（4）配置速端口，使连接终端的端口快速进入到转发状态。
配置速端口不经过侦听和学习状态，直接进入转发状态，速端口只能配置在连接终端的接口上。
6.PVST配置命令
（1）启用生成树命令
交换机默认情况下启用生成树，一般情况下，尽量不要关闭生成树。
switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list
（2）指定根网桥：如果配置为primary，交换机的优先级变为24576，配置为secondary，优先级变为28672
switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list root primary | secondary
（3）修改网桥的优先级：配置一个交换机为根网桥，可以通过修改网桥优先级的命令来实现。
switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list priority bridge-priority
（4）修改端口成本
switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list cost cost
（5）修改端口优先级
switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list port-priority priority
（6）配置上行速链路
switch(config)#spanning-tree uplinkfast
（7）配置速端口
switch(config-if)#spanning-tree portfast
（8）查看生成树的配置
switch#show spanning-tree
（9）查看某个VLAN的生成树详细信息
Switch#show spanning-tree vlan vlan-list
7.ethernetchannel （以太网通道）
以太网通道通过捆绑多条以太链路来提高链路带宽，并运行一种机制，将多个以太网通道捆绑成一条逻辑链路。以太网通道最多可以捆绑8条物理链路。
以太网通道必须遵循以下一些规则：
（1）参与捆绑的端口必须属于同一个VLAN，如果是在中继模式下，要求所以参加捆绑的端口都是在中继模式下。
（2）如果端口配置的模式是中继模式，那么，应该在链路两端将通道中的所有端口配置成相同的中继模式。
（3）所有参与捆绑的端口的物理参数设置必须相同，应该有同样的速度和全/半双工模式设置。
（4）三层端口不能配以太通道，没有这个命令本文出自 “活到老，学到老。” 博客，请务必保留此出处http://kalng.blog.51cto.com/3145815/888613
内容来自用户分享和网络整理，不保证内容的准确性，如有侵权内容，可联系管理员处理 