STP协议

STP
传统交换机存在的问题：单点故障
解决方案:增加冗余链路，增加冗余设备。
问题：数据转发环路：产生环路的数据，会不断地在网络中进行传输，
从而消耗网络中链路资源和设 备资源。
解决方案：在交换机上运行STP协议.

STP生成树协议（802.1D）
作用：
存在冗余链路的情况下，实现环路的防护。
实现：
BPDU--桥接协议数据单元。
分类：
PVST/RSTP/MSTP

工作过程：

1.确定交换机角色：
根交换机
非根交换机
原则：比较每个交换机的BID（桥ID）,越小越好。
组成:优先级+MAC
优先级默认是32768
MAC--交换机的主板MAC（基MAC）
查看：R1# show version

2.确定端口角色
根端口--每个非根交换机只有一个距离“根交换机”最近的端口。
指定端口--一个“冲突域“中都存在一个距离“根交换机”最近的端口。
非指定端口--其他所有的端口，都叫做非指定端口。

如何表示距离：
在STP中，通过cost表示一个路径的距离。
对于某些链路，均有默认的cost值。
10M--COST 100
100M--COST 19
1000M--COST 4
10000M--COST 2
BPDU:
Root--ID 表示根交换机
cost 表示发送该BPDU的交换机到根交换机的距离。
BID 表示发送该BPDU的交换机名字。
port--ID 表示发送方交换机是在哪个端口发送出来的。
组成： 端口优先级、端口号。
优先级默认号是128
3.确定端口状态：
disable 相当于shutdown，此时端口不能用。
listening 侦听，该状态侦听的是BPDU，用于确定端口角色。
learning 学习，该状态学习的是MAC，形成MAC地址表。
forwarding 转发，即端口的最终转发状态。（根端口，指定根端口）
blok 阻塞，此时的端口是不可以发送数据的。（非指定端口）
修改STP的优先级：
SW2(config)# spanning-tree vlan 1 priority 0
将网络中的“根交换机”SW1，变成了SW2。
注意：交换机的STP优先级必须是4096的倍数。
交换机如何区分不同VLAN的BPDU：
我们是用BID的2个字节的优先级中的低12bit作为vlan号。
由此得出：前面的2个字节的优先级字段，真正用来表示优先级的，
仅仅有4bit所以优先级只有16个。（2的4次方）
但是在表示优先级数值的时候，最后的12bit都必须算上，同时必须是0。
即:每个交换机的STP的优先级，都是2的12次方的0-15倍，即4096的倍数。

STP优化
STP收敛时间为：30--50s
STP收敛速度优化方案：
port-fast特性：
可以确保将access的链路上连接的终端设备，直接从disable状态
变成转发状态，端口状态转换时间从原来的30s将为0s。
配置命令：SW1(config)# interface fastethernet 0/1 连接的PC机
SW1(config-if)# switchport mode access
SW1(config-if)# switchport acceess vlan 1
SW1(config-if)# spannig-tree portfast 开启portfast功能
验证命令：SW1# show spanning-tree interface fast 0/1 portfasr

Uplink fast特性：
针对的是交换机之间的trunk链路，当交换机发现自己本身的链路
出现故障以后，会快速的将备份链路转换为主链路进行使用，切换时间从原来的
30s,降低为0s，实现秒切。
配置命令： SW(config)# spanning-tree uplinkfast
验证命令： SW# show spanning-tree summary

注意：1.仅针对设备发现的直连故障的链路切换。
2.仅在本地设备开启即可，对端设备可以不开启。
3.STP的优先级，必须是默认的32768。

STP安全性优化方案： BPDU Guard (BPDU保护)
既开启了该特定的端口，不允许接受BPDU,
如果接收到BPDU端口会进入err-disable状态。
注意：该特性一般是用在access链路上。
配置命令：
SW（config）# interface fastethernet 0/23
SW(config-if)# spanning-tree BPDU Guard enable 开启BPDU保护

Root Guard : 根交换机保护
在端口上配置该命令，表示将该端口强制性的指定为“指定端口”。
如果经过正常的BPDU比较无法使得该端口成为指定端口，在将该端口设置为“非一致”
状态，此时的端口不能转发数据，从而实现对原根交换机的的保护。
注意：该特性，不一定非得配置在根交换机上。
配置命令; SW(config)# interface fastethernet 0/24
SW(config-if)# spanning-tree guard root