【路由交换实验】生成树STP（stp，rstp，mstp）
理論
冗余的重要性
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?叫做MAC地址表的震蕩
為了增加網絡的可靠性，有必要引入雙鏈路的備份，但是引入冗余鏈路以后，網絡里面又產生了環路，產生一系列廣播風暴的問題，可以使用STP生成樹協議來解決這個問題。生成樹協議可以在提高可靠性的同時，又能避免環路帶來的各種問題，它是怎么辦到的？
?STP的基本思想就是阻斷一些接口，把環路打破，形成一個樹的結構
生成樹協議通過在交換機之間交換BPDU來實現生成樹協議，核心就是大家協商好到底要阻塞哪些端口來打破環路
STP工作原理：
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?上圖中有ABC三個交換機，明顯存在環路，我們在三個交換機上都運行STP協議
第一步：選舉根橋
在最早的時候，每個交換機都認為自己是根橋，但是在交換了BPDU以后，大家一致選舉唯一的交換機作為根橋，那怎么選舉呢？PK的是他們的橋ID
?橋ID由兩個部分組成，前面兩個字節橋優先級，默認是32768，優先級是可以通過命令來配置改變的，后面四個字節是這個交換機的MAC地址，MAC地址是固化在交換機上面不可更改的。
上圖中SWA的橋ID是4096 AA，SWB的橋ID是32768 BB，SWC的橋ID是32768 CC
顯然SWA的橋ID更小，所以SWA成功當選為根橋。
第二步：為那些非根橋的交換機選舉唯一的一個根端口
?在這個例子里SWB和SWC都沒有選舉為根橋，所以SWB和SWC都需要選舉根端口，我們以SWB為例來看它怎么選舉根端口：
SWB有兩個接口G0/0/1和G0/0/2，那么這兩個接口要PK的是根路徑代價（開銷）
?SWB上的G0/0/1，計算根路徑開銷。我們從根交換機要到達SWB的G0/0/1，它只要走左上這條路就可以，路徑開銷代價是0
G0/0/2，從根交換機到2號端口要走右邊這條路先經過SWC，這時候根路徑開銷是0，再從SWC的一號端口進，一號端口是2000再到SWB，整個路徑開銷代價是20000
現在SWB一號路徑開銷代價是0，二號端口的根路徑開銷代價是20000,1號路徑的開銷小，所以G0/0/1成功選舉為SWB這個交換機的根端口
同理SWC也會選舉它的1號端口作為它的根端口。
第三步：給每一個網段選舉一個唯一的指定端口
?每一條鏈路就是一個網段，我們這個例子有三個網段，先來看左邊這個網段的兩個端口：SWB上的G0/0/1和SWA上的G0/0/1，那個端口的根路徑開銷越小呢？A交換機的1號端口直接就在根交換機上，當然離根交換機最近，所以選舉A交換機的1號口作為左邊這個網段的指定端口。
對于下面的網段SWB的2號端口它的根路徑開銷是20000，SWC的二號端口也是2000，在根路徑開銷相同的情況下，比較橋ID，swb的橋id比swc小，所以swb的二號端口成功當選為下面這個網段的指定端口
第四步：
?G0/0/2會成為預備端口，這樣stp工作完成，最后決定阻塞SWC的2號端口，成功將這個環路打破
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一個端口從阻塞狀態首先會進入listening狀態，然后過了15s進入learning狀態，再過15s進入轉發狀態
剛才我們為了打破這個環路，把SWC的2號端口阻塞，但是這個網絡某個鏈路突然斷掉，網絡不同，那我們備用的SWC的2號端口應該頂上去使用，這個端口會經過20s時間察覺到拓撲變化，需要啟用，然后進入listening狀態，過15s進入learning，再過15s進入轉發狀態。一個阻塞端口在需要啟用的時候，從阻塞到轉發狀態要50s。這個時間叫STP收斂時間。
?50s對于緊急的業務，關鍵的網絡來講實在是太長了，所以RSTP出現了，RSTP是快速生成樹協議，rapid spanning tree protocol，實際上它是在STP里面增加了一些讓收斂時間能夠變小的措施，然后形成了一個改進版的新的協議。
?小結：為了提高網絡的可靠性我們經常需要一些冗余的鏈路，冗余的鏈路會造成整個網絡里面出現環路，出現環路會導致廣播風暴等一系列問題，為了避免這些問題，我們用stp來打破環路，stp收斂速度比較慢要50s，所以我們有了改進的rstp來減少收斂時間。
實驗
實驗1 生成樹協議
?這個拓撲用了兩臺交換機實現了雙鏈路的備份，中間的雙鏈路就構成了環路，環路會造成廣播風暴的問題，我們運行stp打破環路
實驗步驟：
?1、配置PC的IP地址
2、查看默認開啟的生成樹協議。在默認情況下，我們什么也沒有配置過，這個時候，交換機已經默認跑了某一個版本的生成樹協議，那它跑的是什么版本呢？我們可以用用dis stp查看，這條命令顯示的東西非常多，我們先找mode，mode顯示swa和swb的stp版本都是mstp，我們知道stp有stp，rstp和mstp三個版本，華為交換機默認啟用的生成樹協議是mstp。然后我們再看一下time信息，這里顯示mstp默認的時間設置，swa和swb一樣，hello是2s，maxage是20s，fwdly是15s（forward delay），maxhop是20s。接下來找cist bridge信息，這個信息是橋ID的信息，可以判斷出根交換機是A。
3、觀察接口狀態0/0/2是alte discarding被阻塞，swa是根交換機，swb的1號口是根端口，swb的2號口被阻塞。環路被打破
4、1號端口的編號更小，1號端口當選為swb的根端口
我不想跑smtp想換成stp：
?現在SWB設置為了根交換機。（把swb的優先級改了）
?收斂時間30~50s
2號口頂上來用了，因為swa的端口被shutdown了。
實驗2 快速生成樹協議的配置
和實驗1一樣，主要是體會時間是不是更快
實驗演示
實驗1 生成樹協議
1、配置PC的IP地址、子網掩碼
2、查看默認開啟的生成樹協議
現在交換機默認跑起來，已經察覺到了雙鏈路備份，有環路，馬上就跑生成樹協議了
在swb上用dis stp查看stp信息
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所以A當選為了根交換機
?我們可以用dis stp bri
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?現在SMTP工作的結果是A當選為根交換機兩個接口都工作，B的一號口當選為根端口，在工作，二號口處于阻塞狀態，環路被打破！
B交換機為什么選擇1號口作為根端口，而不選擇2號口？
這要看根路徑開銷，但是這兩個口到根交換機距離一樣啊，在距離一樣的情況下就要看他們的端口號id，他們的端口號id是由他們端口的優先級+端口號碼組成的，因為G0/0/1的編號比G0/0/2的編號小一點，所以勝出，所以一號口作為根端口。
4、現在我們的生成樹協議是mstp，我想換成stp模式
stp mode stp
[SWB]stp mode stp
[SWA]stp mode stp
現在是A是根交換機，但是我覺得B的性能更好，我希望B為根交換機。我們知道誰當選根交換機是PK他們的優先級+他們的MAC地址的，但是他們的MAC地址是不能換的，所以我們改變優先級讓B當選為根交換機
我們知道默認優先級是32768，現在把B的優先級設置為4096
[SWB]stp priority 4096
現在dis stp
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?5、測試STP收斂時間
用ping，在pc1上去pingPC2
先PC1上ping 192.168.0.137 -t
現在B是根交換機，A是非根交換機，A的0/0/2阻塞，所以ping包走的路線是用上面那根線，現在人為破壞上面這根鏈路，下面的那條鏈路就會頂上去
我們在SWA上進入1號口
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?收斂太慢了，所以我們有了rstp。
MSTP理論
mstp全稱多生成樹協議，它是通過802.1s來進行定義的
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?這個拓撲圖是個環，肯定要用到生成樹協議，華為交換機默認采用的就是MSTP
假設在上面這個圖中有四個vlan，SW1為根交換機，SW2為次根交換機（備份根），那么他會阻塞誰？
SW2上的G0/0/2和SW3上的G0/0/6為根端口，很顯然SW2上的e0/0/3為指定端口，阻塞SW3上的e0/0/5
那么也就是說在這個拓撲圖最終形成了下面這個拓撲：
?那么右邊那條線路就是浪費的，怎么辦呢？用mstp
假設，這四個vlan，我給他劃分兩個組，比如10,20在一組，30，40在一組。
那么對于【10,20】這個組，我讓他生成一棵樹
對于【30,40】，也生成一棵樹
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?兩個VLAN走左邊，兩個走右邊，達到了負載均衡，不會有空余的線路浪費
這個“組”在MSTP里面叫“實例”通過instance來定義，一個實例一顆生成樹，互不影響。
上面拓撲圖中交換機上都是trunk鏈路：
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【實驗步驟】
1、創建vlan
SW1，SW2，SW3上都使用vlan batch 10 20批量創建vlan
2、端口加入vlan（SW1-3的配置省略）
3、開始配置MSTP
stp mode mstp #這條命令可以不敲，敲更好
[SW1]stp region-configuration?? #進入mstp配置模式
[SW1-mst-region]region-name huawei? #配置域名為huawei
[SW1-mst-region]revision-level 1?? #設置版本等級為1
[SW1-mst-region]instance 1 vlan 10? #實例1當中，只包含vlan10（將vlan10加入實例1中）
[SW1-mst-region]instance 2 vlan 20? #將vlan20加入實例2中
[SW1-mst-region]active region-configuration #一定要激活（激活配置）
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[SW1-mst-region]
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[SW2]stp region-configuration
[SW2-mst-region]reg?? ?
[SW2-mst-region]region-name huawei
[SW2-mst-region]revis?? ?
[SW2-mst-region]revision-level 1
[SW2-mst-region]instance 1 vlan 10
[SW2-mst-region]instance 2 vlan 20
[SW2-mst-region]active region-configuration
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[SW2-mst-region]
[SW3]stp region-configuration
[SW3-mst-region]region-name huawei?
[SW3-mst-region]revision-level 1
[SW3-mst-region]instance 1 vlan 10? #映射10
[SW3-mst-region]ins 2 vlan 20
[SW3-mst-region]active region-configuration
4、查看一下stp
dis stp bri
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現在要看誰是根的話，我們現在還沒有控制根，這個配置肯定是錯誤的。
配置：
對于實例1來講，SW1為主根，SW2為備根
對于實例2來講，SW2為主根，SW1為備根
[SW1]stp instance 1 root primary
[SW1]stp instance 2 root secondary
[SW2]stp instance 1 root secondary
[SW2]stp instance 2 root primary
然后通過SW3，
可以使用dis stp instance 2 bri 查看具體實例阻塞了哪個端口
總結
以上是生活随笔為你收集整理的【路由交换实验】生成树STP（stp，rstp，mstp）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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