生成树 Spanning tree
作者：互联网
交换机之间存在冗余（备份）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
- 2.MAC地址表翻滚
- 3.数据帧的重复拷贝
解决方案：逻辑性阻塞某个接口（down掉，可以备份）------做生成树
一、STP：spanning tree生成树（交换机之间对比比较信息BPDU，低的接口就阻塞 ）
生成树协议用于实现二层的线路冗余，在网络中逻辑的阻塞部分接口，来实现从源到目标仅拥有唯一的一条路径；当最佳路径故障时，阻塞端口自动工作来实现备份的作用；所谓生成树，其实就是在二层的网络中构建一个树形结构
二、生成树类型
公有生成树
| STP | 802.1D 标准生成树，所有vlan共用一棵树 |
|---|---|
| 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，一个vlan一棵树 |
|---|---|
| PVRST+ | 基于VLAN的快速生成树 |
三、发送比较信息，BPDU
BPDU：网桥协议数据单元，跨层封装到二层。存在两种类型
| 1.配置BPDU | config-BPDU，只有根网桥可以发出；在最初无根网桥时，所有交换机均发出 |
|---|---|
| 2.拓扑变更BPDU | TCN-BPDU，扑变更消息 |
四、BPDU字段解释
| protocol iD | 标示是生成树 |
|---|---|
| Version | 版本，标示该BPDU属于何种生成树 |
| message type | 标示BPDU类型（配置BPDU 变更BPDU） |
| Flags | 标记位，有8个二进制，其中2个二进制位标示用的何种BPDU类型 |
| Root-id | 根IP，标示根的位置（一个生成树中只有一个Root-id） |
| Cost of Path | 路径开销，本接口距离根的开销值（位置） |
| Bridge id | 网桥标识符，标示本设备（交换机，网桥）在该生成树中的唯一性 |
| Port id | 端口标识符，标示交换机接口的唯一性 |
| Message age | 消息老化/等待时间，默认300s,代表MAC地址的老化时间 |
| Max age | 最大时间，死亡时间20s |
| Hello time | 发送BPDU的时间，默认2s |
| Forward delay- | 转发延时，状态切换延时，默认15s |
Flags—标记位，有8个二进制，其中2个二进制位标示用的何种BPDU类型
五、详细BPDU字段
1.BID 网桥标识符及选举规则
| BID 网桥标识符 | 用于表示该交换机或网桥在本生成树中的唯一性 |
|---|---|
| 构成 | BID 优先级 （作用：可以改某一个优先级，干涉生成树） + 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 |
注意：PVST、PVRSTP+的BID构成是：BID优先级+VLAN ID+mac地址
MST的BID构成是：BID优先级+ instance ID（扩展系统ID） + mac地址
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
| 路径开销值 | 数值 |
|---|---|
| 大于10000M | 1 |
| 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，线的入接口增加，出接口不行
4.port ID 端口标识符及选举规则
| 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（接口小port小） |
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 时间隔 |
六、交换机网络中交换机的角色，端口切换
交换机角色
| 根网桥 | 在一颗生成树实例有且仅有一台；对整个树进行管理和部署，通过发送BPDU来进行指挥和维护 |
|---|---|
| 非根网桥 | 除根网桥外都是非根网桥 |
端口角色
| 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 |
|---|---|
| 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 |
| 非指定端口 | 逻辑上打破接口（剩下的端口就是阻塞端口，hub除外） |
端口切换
| Blocking阻塞状态 | 终端状态,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 | 中间状态, 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,非指定端口不得进入回到blocking |
| Learning学习状态 | 中间状态,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 | 终端状态, 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 |
七、选举生成树
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 |
|---|---|
| 根端口选举 | 1.最小COP值 2.发送方最小的BID 3.发送方的PID |
| 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 |
八、STP控制
关于对生成树协议的干涉，至少必须关注根网桥的位置，最合适的地点为汇聚层设备
方法一
直接修改BID的优先级
设置主根（P）和备份根（S）
方法二
端口位置，修改链路的COP值
方法三
修改发送方的PID的优先级
标签：BPDU,端口,BID,tree,生成,交换机,网桥,Spanning 来源： https://blog.csdn.net/qq_41804366/article/details/89761293