STP详解及交换机的讲解
作者：互联网
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前言
提示：这里可以添加本文要记录的大概内容：
例如：随着人工智能的不断发展，机器学习这门技术也越来越重要，很多人都开启了学习机器学习，本文就介绍了机器学习的基础内容。
提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考
一、交换机
- 现实生活中长使用交换机的三层架构（具体还分为大三层和小三层），三层架构的优点，可以实现（冗余————设备、线路、网关、电源USP）。
- 在一台交换机上，同一个MAC地址只能映射一个接口，但同一个接口可以映射多个MAC地址。
如图所示，PC4的mac地址只能由g0/0/2映射，但g0/0/1口映射了PC1、PC2、PC3。
交换机还分为几种不同的类型，其中特殊的一类是透明交换机，即无console口的交换机（傻瓜式交换机）不能在其上面配置协议。
二、为什么要使用STP协议
1.防环
交换机使用了STP相关的协议后，会自主选择最优路径来实现数据的传输，从而来消除一个网络内的环路。就是在一个交换的网络内；逻辑的阻塞部分端口。实现各个节点间仅存在的一条路劲，从而无环。并且从根到每个节点都是唯一路径。
2.分类和选举规则
- 802.1D、思科的PVST、PVST+、RSTP、标准版本的802.1W（华为默认使用的）。
- BPDU：网桥协议数据单元（为什么叫网桥，因为当时该协议产生时，交换机并未制造出来）。
- 802.1D算法————所有的交换机间使用BPDU包来进行沟通。周期为2s发送一次用于保活，20s的dead time（只用根才发BPDU,其余都只是传递）。
- BPDU是可以跨层封装到二层的数据帧。
3.选举机制
一、根网桥 ROOT（一台交换机，在一颗生成树实例中有且仅有一个）
- 选举时比较BPDU中的
BID=网桥优先级+MAC地址（交换机有的有一个mac地址，有的有多个mac地址，选择时，选取mac最小的），网桥优先级0-65535，默认是32768，该值越小越好； - 透明网桥无MAC地址，其他类型的交换机都有MAC地址，但必须支持STP协议；
- 二、根端口 RP（cost值、越小越好）
cost值，不同宽带、存在不同cost
802.1D标准
10M=100
100M=19
1000M=4
10000M=2
大于100000M=1
802.1T标准
1000M=20000
100M=200000
1、比较从根网桥发出的BPDU后，通过该接口进入时的最小COST值；
2、若入向的cost值相同，比较接口上级（对端）设备的BID;BID小的设备对应的接口成为根接口；
3、若对端设备的BID相同，比较接口对端的PID；较小的PID接口对应接口成为根端口；PID = 端口ID(G0/0/1或G0/0/2)=接口优先级+接口编号；优先级0+255，默认128；
4、若对端接口的PID相同；比较本地接口的PID，越小越优；
三、指定端口 DP（是用来发出BPDU的）看出向
1、比较从根网桥发出的BPDU后，通过该接口转出时cost值最小。
2、比较接口所在的BID越小越优，到根网桥cost相同时；
3、接口所在设备的BID相同，比较本地PID；
四、剩下的端口则为非指定端口（阻塞端口）
4.根网桥的几种状态
- DOWN ；正常通电通讯后切换到下一个状态；
- 侦听：15s所有交换机收到BPDU选举角色；
- 学习：15s所有交换机接口记录经过的数据帧源MAC地址，生成MAC表；
- 转发——根端口、指定端口
- 阻塞——非指定端口
5.8021.D算法的收敛时间
- 30S=15S侦听+15S学习（初次收敛也是30S）
- 结构变化
1、存在直连检测——30s(当1、3交换机连线断开时，即存在直连）
一台交换机在结构突变后，仅存在一个阻塞端口可以接收来自根网桥的BPDU，那么该接口将进入到正常的30s收敛阶段；
2、非直连检测——50s（当2、3交换机间连线断开时，即非直连检测）
一台交换机无法收到root的BPDU后，会自己成为root，但是对端的接口不认，就会等待20s后，重新开始侦听和学习；
6.802.1D缺点
1.收敛速度慢（对于现在的网络环境而言）
2.链路利用率低
于是乎Cisco开发了PVST——是一种基于vlan的生成树协议，一个vlan一棵树；将不同的树的根网桥定义到不同的汇聚层设备上后，可以实现多个vlan的阻塞链路不是同一条链路；实现所有的接口均工作，只是服务不同的vlan，从而提高了链路利用率；
缺点：
1.收敛速度慢，单棵树内依然使用802.1D算法；
2.不支持公有的802.1Qtrunk干道，而是仅支持Cisco私有的trunk干道——ISL；
3.树多，每棵树需要2s一个BPDU，计算等消耗资源——Cisco设备自带一块芯片用于处理这些，但其他设备带不动；
7. PVST+,在PVST的基础上进一步升级；
1.兼容802.1Q；
2.可以做到部分加速——端口加速、上行链路加速、骨干加速；
PVST+初次收敛速度依然为30S，若没有开启任何加速，收敛速度与802.1D一致；
1.端口加速：用于连接PC的接口，可以不进行收敛的计算中，直接进入转发状态，成为指定端口。
2.上行链路加速：针对存在直连检测条件的环境，开启上行链路加速的设备，阻塞端口将直接成为根端口，不在进行30s收敛；
该命令只能在接入层设备配置；因此在一台交换机上开启上行链路加速后，该设备的网桥优先级均变大，让设备不能成为根网桥，大概率成为阻塞端口；
3.骨干加速：针对所有的交换机配置，用于收到次优BPDU时，省去20s的hold time等待；不能省去30s的收敛；
8.PVST+（Cisco二层设备默认使用该协议）
优点：和PVST一样基于vlan工作，提高链路利用率；
部分的加速功能，在特定情况下能够达到一定的加速效果，兼容802.1Q;
缺点：树多（Cisco存在芯片）；加速不够彻底；
9.RSTP(CISCO)、802.1W（公有组织）现在所用的技术、统称为快速生成树（1-2s完成收敛，自带所有的加速功能）
PSTP：一个vlan一棵树（芯片），从PVST+升级而来；
802.1W：从802.1D升级而来————一个网络一颗树；
快速的原理：
1.取消了计时器，而是在一个状态工作完成后，直接进入下一状态；
2.分段式同步，两台设备间逐级收敛，使用请求和同意标记，依赖标记为的第一和第六位；
3.BPDU的保活为6s；hello time 2s;
4.将端口加速（边缘接口）、上行链路加速、骨干加速集成了；
5.兼容802.1D和PVST，但802.1D和PVST没有使用标记位的第一和六位，故不能快速收敛；因此如果网络中有一台设备不支持快速收敛，那么其他开启快速收敛的设备也不能收敛；当TCN消息出现时，不需要等待根网桥的BPDU，就可以刷新本地的CAM表；
切记：接口默认为半双工时，即便允许RSTP，依然基于慢速的802.1D算法来收敛；
RSTP配置命令
【 】stp mode rstp
【 】stp edged-port enable
【 】stp priorty ? 修改网桥优先级（可省略）
【 】stp root ?(管理员快速定义根网桥角色)
primary 设置为大当家
secondary 二当家
【 g0/0/1】stp port priority ？修改接口优先级（以16为倍数）
范围是<0-240>
这条命令可用于修改AP接口的优先级，以防止电脑既连接了网线有连接了WiFi这时就会产生环路，导致AP端口自动关闭，影响到其他连接WiFi的人员，这时就是以将AP接口的优先级改小，当出现环路时，就会自动断开网线接口，从而不影响其他人。
【 】dis stp brief 用来查看stp协议的摘要信息
MSTP=802.1S(华为设备默认使用该协议)
基础为快速生成树，根网桥一般都在汇聚层；基于组的stp，将多个vlan放置在同一个组内；一个组一棵树；每个组之间依然基于优先级+组号的逻辑来区分BPDU
eg:优先级+1 组号为1 优先级+2 组号为2；
配置过程
1.将交换机的所有接口模式设置为trunk模式；
2.在1、2号交换机上创建vlan2-10；（默认所有接口都处于vlan1）
3.stp mode mstp
4.stp region-configuration
5.创建组1和组二分别将vlan划入————instance 1 vlan 1 to 5；
——————————————————instance 2 vlan 2 to 10；
6.stp region-configuration;
7.region-name xxx 创建域名（各个组必须在同一个域名）
8.active redion-configuration 必须开启一下
9.将组1为root在一号交换机上；
stp instance 1 root priomary——————组1做主根
stp instance 2 root secondary——————组2做备份根
组2root在二号交换机上；
stp instance 1 root secondary——————组1做备份根；
stp instance 2 root priomary————————组2做主根；
标签：BPDU,端口,STP,接口,交换机,网桥,802.1,详解 来源： https://blog.csdn.net/weixin_48476943/article/details/114807524