一、STP的简介

1、由来

如图1所示，pc1和pc2通过交换机相连。那么让我们回忆一下交换机之间的通信原理，是需要通过ARP广播并记录MAC地址，那么sw1、sw2、sw3会将广播帧相互转发，MAC地址会不停重复更新，就造成了回路，然而交换机并不知道，就会导致广播帧在这个环路一直循环下去。最终会形成广播风暴，MAC地址表紊乱，造成网络瘫痪。
而STP协议就是用来解决回路问题，通过断开逻辑环路，把一个环形的结构编程一个树形的结构。

2、基本概念

通过在交换网络中部署生成树（Spanning-tree）技术，能够防止网络中出现二层环路。STP运行后，如果网络中存在环路，那么STP通过阻塞（Biock）特定的接口从而打破环路，并且在网络出现拓扑变更及时手链，以保证网络的冗余性。
那么网络中出现环路，生产数协议通过拓扑计算可以实现以下两点：
※消除环路：通过阻塞冗余链路消除网络中可能存在的网络通信环路；
※当前活动的路径发生故障时，激活冗余备份链路，恢复网络连通性。

二、STP的监测协议-BPDU报文

BPDU内包含了STP所需的路径和优先级信息，STP便利用这些信息来确定根桥以及到根桥的路径。概念介绍网桥协议数据单元(Bridge Protocol Data Unit)。是一种生成树协议问候数据包。
报文。

1、BPDU报文内容

网桥协议数据单元，STP的工作依赖于此协议的泛洪

主要的是四个部分：

• 根ID：发送此配置BPDU的交换机所认为的根交换机的交换机标识；
• 到根的路径开销：从发送此配置BPDU的交换机到达根交换机的最短路径总开销（cost），含交换机根端口的开销，不含发送此配置BPDU的端口的开销
• 桥ID：发送此配置BPDU的交换机的STP交换机标识
• 端口ID：发送此配置BPDU的交换机端口的STP端口标识

优先级是：根ID ＞路径开销＞桥ID＞端口ID（值越小优先级越先）

1.1、根ID

桥ID是交换机的STP标识符，一共8个字节，由2个字节的优先级和留个字节的MAC地址构成

• 桥优先级默认值为：32768，可以手工修改
• MAC地址为交换机的背板MAC
• 网络中桥ID最小的交换机将成为根桥

1.2、根的路径开销

是一个端口量，是STR/RSTP协议用于选择线路的参考值，端口路径开销的默认值及取值范围由选定的路径开销算法决定，路径开销与端口的带宽成反比，华为网络设备支持的路径开销计算标准：默认802.1t标准，如下图：

1.3、端口ID

端口ID（2字节）=端口优先级（1字节）+端口编号（1字节）

• 缺省优先级128，范围0-256，越小越优
• 通俗的解释就是：端口编号就是g0/0/1之类的，g0/0/1就小于g0/0/2（端口优先级是从0到255的数字，默认值是128 (0x80)
  端口优先级数值越小，则优先级越高；如果端口优先级相同，则编号越小，优先级越高）

2、经过BPDU报文之后四个步骤

• 每个交换网络选举一个根桥（RP）
• 每个非根桥选举一个根端口（RP）
• 每个段选举一个指定端口（DP）
• 阻塞非指定端口

举例说明：

• 网桥优先级取值范围: 0到65535;默认值: 32768 (0x8000)
  首先判断网桥优先级，优先级最低的网桥将成为根网桥
  先选择一个跟网桥：优先级+mac地址，优先级都是32768，那就比mac地址，那就选择sw1是ROOT根网桥；
• 选举每台非根桥交换机上的根端口，计算cost值选择跟端口（从sw1发出):
  SW2：sw1–sw2，一个BPDU代价cost是19，另一个是19+19=38，A是根端口；
  SW3：sw1—sw3，BPDU代价是19，一个是38，D是根端口；
• 指定端口：选举每个网段上的指定端口(Designated Port)，比较发出的BPDU。
  SW1–SW2：从SW1/E口发出的BPDU代价为19;从SW1/C口发出的BPDU代价为38,因此SW1/E口为指定端口；
  SW1-SW3:从SW1/C口发出的BPDU代价为19;从SW1/E口发出的BPDU代价为38,因此SW1/C口为指定端口；
  SW2-SW3:从SW2/B口发出的BPDU代价为19;从SW1/A口发出的BPDU代价为38,因此SW1/B口为指定端口；
• 那么非指定端口就是接口F，此端口阻塞。

三、命令运用详解

1、设置成根网桥的命令

2种方式：

stp root primary （优先级默认为0）
stp priority（优先级默认为4096）

2、设置成次根网桥的命令

stp root secondary(优先级默认4096)

2、查看谁是根网桥的命令

display stp

端口角色:
1、RP:根端口。每个非根网桥上有且只有一个，选举到达根网桥上路径开销值最小的成为根端口。
2、DP:指定端口。根网桥上每个端口都是指定端口，非根网桥上需要转发数据的端口也是指定端口。
3、AP:预备端口。该接口状态为blocking状态，只收BPDU,不发BPDU。

端口状态描述:
1、Disabled (禁用状态):不转发BPDU报文，也不转发用户流量，端口为DOWN，不参与生成树
计算；
2、Blocking (阻塞状态) :仅接收并处理BPDU，不转发用户流量，不学习MAC地址表；
3、Listening (侦听状态) :接收并且发送BPDU，不接收也不转发用户流量，不学习MAC地
址表，确定端口角色，将进行选举动作；
4、Learning (学习状态) :接收并且发送BPDU，不接收也不转发用户流量，学习MAC地址表；
5、Forwarding (转发状态) :接收并且发送BPDU，转发数据帧，学习MAC地址表，参与生成树
计算。

端口由Blocking过渡到Forwarding有50S延时，Blocking到Listening有20S 老化时间，
Listening到Learning 有15S过渡时间（为了选举），Learning到Forwarding有 15S过渡
时间（为了学习MAC地址）。

## 3、修改stp模式

```html
stp mode+要修改的模式

4、查看stp模式

display stp

5、启用生成树

stp enable

四、更优的方法：MSTP的形成

1、MSTP的优点

• MSTP兼容STP和RSTP，通过多**“实例”**能实现对业务流量和用户流量的隔离，同时还提供了数据转发的多个冗余路径
  在数据转发过程中实现vlan数据的负载均衡；
• 在MSTP中，你可以将若干个vlan映射到一个实例(instance),MSTP将为每个instance运行一颗生成树，可以基于instance设置优先级、端口路径开销等参数。
  下面让我们具体来交接一下如何设置实例实现数据分流：
  

交换机默认自动运行STP之后，由上图可以看出，由于SW3右侧接口被堵塞，就会导致所有的vlan流量都走SW3的左侧链路，SW3的左侧链路将不承载任何流量，这是因为所有的vlan公用一颗生成树，那么如果我们可以灵活设定每个vlan对应的生成树阻塞的接口，从而实现数据的分流。

2、如何配置MSTP

stp mode mstp  //stp 模式设置为mstp
stp region-configuration //进入mstp域
region-name huawei  //起域名 huawei
instance 1 vlan 10  // 配置实例1为vlan10
instance 2 vlan 20  //配置实例2位VLAN20
active region-configuration 激活域

系统模式下：

[Huawei]stp instance 2 root primary  //进入实例1的主根
[Huawei]stp instance 1 root secondary  //进入实例2的次根

3、实验加深了解

网关：pc1:192.168.10.1；pc2:192.168.20.1
IP：pc1:192.168.10.100；pc2:192.168.20.100
路由器虚拟主机ip：1.1.1.1/32
首先配置各种参数实现互通：

SW3:
<Huawei>SYS
[Huawei]sys sw3
[sw3]vlan batch 10 20
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[sw3]int e0/0/1
[sw3-Ethernet0/0/1]port hybrid pvid vlan 10
[sw3-Ethernet0/0/1]port hybrid untagged vlan 10 20
[sw3-Ethernet0/0/2]int e0/0/3
[sw3-Ethernet0/0/3]port hybrid pvid vlan 10
[sw3-Ethernet0/0/3]port hybrid untagged vlan 10 20
[sw3-Ethernet0/0/3]int e0/0/2
[sw3-Ethernet0/0/2]port hybrid pvid vlan 20
[sw3-Ethernet0/0/2]port hybrid untagged vlan 10 20
[sw3-Ethernet0/0/2]int e0/0/4
[sw3-Ethernet0/0/4]port hybrid pvid vlan 20
[sw3-Ethernet0/0/4]port hybrid untagged vlan 10 20
SW1:
<Huawei>sys
[Huawei]sys sw1
[sw1]int e0/0/1
[sw1]vlan batch 10 20
[sw1]int e0/0/1
[sw1-Ethernet0/0/1]port hybrid pvid vlan 10
[sw1-Ethernet0/0/1]port hybrid untagged vlan 10 20
[sw1-Ethernet0/0/1]int e0/0/2
[sw1-Ethernet0/0/2]port hybrid pvid vlan 10
[sw1-Ethernet0/0/2]port hybrid untagged vlan 10 20
[sw1-Ethernet0/0/2]int e0/0/3
[sw1-Ethernet0/0/3]p l t 
[sw1-Ethernet0/0/3]p t a v a
SW2:
<Huawei>sys
[Huawei]vlan batch 10 20
[Huawei]int e0/0/1
[Huawei-Ethernet0/0/1]port hybrid pvid vlan 20
[Huawei-Ethernet0/0/1]port hybrid untagged vlan 10 20
[Huawei-Ethernet0/0/1]int e0/0/2
[Huawei-Ethernet0/0/2]port hybrid pvid vlan 20
[Huawei-Ethernet0/0/2]port hybrid untagged vlan 10 20
[Huawei-Ethernet0/0/2]int e0/0/3
[Huawei-Ethernet0/0/3]p l t
[Huawei-Ethernet0/0/3]p t a v a
R1:
<Huawei>sys
[Huawei]sys R1
[R1]int g0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip add 192.168.10.1 24
[R1-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]ip add 192.168.20.1 24
[R1]int LoopBack 0
[R1-LoopBack0]ip add 1.1.1.1 32

此时已实现互通：


用“display stp brief”命令，查看各交换机stp端口状态
stp是默认自动运行stp协议的



由此可见，SW2的e0/0/3端口为AP口，保持blcoking状态，阻塞口
使用display stp 查看谁是根网桥



配置MSTP
如图所示，此时只有1和2 两条路负责vlan 数据的转发，压力比较大，为了实现链路的负载均衡，我们需要使用MSTP，多实例生成树，配置vlan指定SW2 e0/0/1和e0/0/3接口灵活阻塞，具体配置如下所示：

sw3
[sw3]stp region-configuration 进入域
[sw3-mst-region]region-name lf 设置域名 lf
[sw3-mst-region]instance 1 vlan 10 配置实例1为vlan10
[sw3-mst-region]instance 2 vlan 20 配置实例1为vlan20
[sw3-mst-region]activ region-configuration 激活域
[sw3]stp instance 1 root primary 进入1的主根
[sw3]stp instance 2 root primary 进入2的主根

sw1
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.	
[sw1]stp region-configuration
[sw1-mst-region]region-name lf
[sw1-mst-region]instance 1 vlan 10
[sw1-mst-region]instance 2 vlan 20
[sw1-mst-region]active region-configuration 
[sw1]stp instance 1 root primary 
[sw1]stp instance 2 root primary 

sw2

[sw2]stp region-configuration
[sw2-mst-region]region-name lf
[sw2-mst-region]instance 1 vlan 10
[sw2-mst-region]instance 2 vlan 20
[sw2-mst-region]active region-configuration 

断掉其中sw1的e0/0/1接口，发现并不有影响数据传输

[sw1-Ethernet0/0/1]shutdown