STP：生成树协议

背景：

解决交换机之间形成环路问题（环路会造成广播风暴、占用带宽、产生重复帧）

环路形成条件：

1：交换机与交换机之间物理上形成环路；
2：交换机要存在vlan；
3：所有链路都能传输本vlan（trunk）。

STP的作用：

1：解决环路问题；
2：做链路的备份；（高级）---- 企业运用
3：可以做vlan的负载均衡。PVST、MST（高级）---- 企业运用

CISCO默认情况下运行的生成树（PVST）：

当环路形成后，思科交换机默认情况就已经启动了生成树（PVST），我们只需要对生成树进行优化。
查看生成树命令：show spanning-tree
PVST的特点：一个vlan就有一个生成树
PVST的缺点：由于每个树都有一个实例，一个实例要对一个生成树进行一次计算。会占用大量CPU和内存资源

MST（多生成树）：可以指定某些vlan在一个生成树上运行（节约交换机CPU和内存）

生成树的原理：

根据数学中的树型结构而来（树永远不存在环路问题）

生成树的选根问题（交换机一般会选一个主根和备根）：

1.查看更交换机的方法：
a： show spanning-tree vlan 10
根交换机会显示：This bridge is the root

b：比较root id mac和bridge id mac
若相等即为根
若不等则不是

2.默认情况下的选跟规则（越小越优先）：
先比较交换机扩展优先级：默认基本的priority为 32768，扩展优先级 = 32768 + vlan号
若扩展优先级相同就比较几个交换机的mac地址，mac地址最小的作为根交换机

3.手动修改根交换机的两种方法：
**a：改优先级的大小：**修改范围为0-61440中4096的倍数
spanning-tree vlan 2 priority 0 ------ 设为根交换机

b：改名称：
spanning-tree vlan 2 root primary ----- 设为根交换机
spanning-tree vlan 2 root secondary ----- 设为备根交换机
【 企业应用：哪果一个交换机配置成Primary（0），那么这台交换机强制为根。如果一个交换机设置为secondary（28672），那么这台交换机备根 】

STP中的端口选举：

1.端口类型：
Desg:指定接口(背向根的端口，一般情况下）
Root：根端口（面向根的端口，一般情况下）
Altn：这个接是备份接口（灯不亮，当指定接口和根接口选择出来后，剩下的接口就是ALTN接口）

2.端口的开销值 -------- 只能通过更改端口带宽来更改开销值：

对端口开销值进行修改：
Switch(config)#inter f0/1
Switch(config-if)#speed ?
10 Force 10 Mbps operation ---- 10M — cost：100
100 Force 100 Mbps operation ----- 100M — cost：19
auto Enable AUTO speed configuration

3.根端口选择（越小越优先）：

几个身份的介绍：
a：先较两个想要成为ROOT的端口到达根交换机的COST。（从本交换到根交换机）

b：当两边COST相同的时候，我们再比较想要成为根端口的交换机的上一级交换机的BID(优先级 ,mac地址)。

c：如果上一级交换机的BID相同，再比与带成为根端口所对应的上一级交换机的接口优先级。（默认情况下所有接口的端口优先级是128）。

d：如果上一级交换机的两个端口优先级一样。再比较本交换机的想要成为根端口的端口号大小。

BPDU数据包：

BPDU是生成树的数据包：
包含：1.根网桥ip；2.根路径成本；3.发送网络桥id；
4.端口id；5.计时器；6.报文类型：BPDU类型（配置（TCA） BPDU = 0，TCN BPDU = 80）

BPDU数据包分为两类：配置 BPDU（TCA） TCN PBDU （TCN）
配置BPDU:由根交换机向其它交换机发送以维护以现在为根的网络拓扑结构图。（根发TCA）
TCN BPDU：非根交换机向根交换机发送TCN BPDDU（影响现有的网络拓扑结构图）（非根发TCN）

注意：PVST每个VLAN一个生成树。每个树是独立的（计算独立，（计算）选根、先端口），树与树之间在计算的时候互不影响，生成树是采用的是SPF算法。

端口状态和作用：
BLK: 阻塞(blocking) －该端口是altn，不参与帧转发。

LSN(listen):该交换机端口不仅会接收 BPDU 帧，它还会发送自己的 BPDU 帧，通知邻接交换机此交换机端口正准备拓扑图的生成。 15S

Len(learn):学习 MAC 地址表 （交换机有MAC地址表） 15S

FWD(forward):它会转发帧，也会发送和接收 BPDU 帧。

Blk -----> Lsn ----> len -----> fwd ------- 50S