生成树 stp

梦里梦外; 2024-04-17 11:38 67阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一、生成树的基本概念（stp）
 *  二、生成树的作用
 *  三、 ensp拓扑图实验
 *   *  （1）stp
     *  （2）mstp

`思维导图：`  
![在这里插入图片描述][acf353edd77241c0968d582f944982fc.png]

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`提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考`

## 一、生成树的基本概念（stp） ##

生成树（Spanning Tree）是图论中的一个重要概念，在计算机科学、网络工程以及许多其他领域都有广泛的应用。STP是一个用于局域网中消除环路的协议。运行该协议的设备通过彼此交互信息而发现网络中的环路，并对某些接口进行阻塞以消除环路。STP在网络中运行后会持续监控网络的状态，当网络出现拓扑变更时，STP能够感知并且进行自动响应，从而使得网络状态适应新的拓扑结构，保证网络可靠性。由于局域网规模的不断增长，生成树协议已经成为了当前最重要的局域网协议之一。

什么是根桥？

> （1） STP的主要作用之一是在整个交换网络中计算出一棵无环的“树”（STP树）。  
> （2）根桥是一个STP交换网络中的“树根”。  
> （3） STP开始工作后，会在交换网络中选举一个根桥，根桥是生成树进行拓扑计算的重要“参考点”，是STP计算得出的无环拓扑的“树根”。  
> （4） 在STP网络中，桥ID最小的设备会被选举为根桥。在BID的比较过程中，首先比较桥优先级，优先级的值越小，则越优先，拥有最小优先级值的交换机会成为根桥；如果优先级相等，那么再比较MAC地址，拥有最小MAC地址的交换机会成为根桥。

满足生成树的有以下几个条件：

*  生成树是一个无环连通图，即它是一个树形结构，没有环路。
 *  生成树包含了原图G的所有顶点。
 *  在生成树中，任意两个顶点之间都存在一条唯一路径（即连通性）。

## 二、生成树的作用 ##

生成树协议（Spanning Tree Protocol, STP）的主要作用在于防止在具有冗余链路的局域网（LAN）中出现数据链路层的环路。

以下是生成树协议的核心作用：

1.  **消除二层环路**：  
    在复杂的交换网络中，交换机之间通过多条链路连接可能会自然形成物理环路。环路会导致数据帧在网络中无限循环转发，即所谓的“广播风暴”，严重消耗网络带宽，降低网络性能，并可能导致交换机的MAC地址表混乱。
2.  **预防广播风暴**：  
    当数据帧的目的地址无法在本地MAC地址表中找到时，交换机会将其泛洪至除接收端口之外的所有端口，环路的存在使得同一个数据帧会被反复复制并发送，形成广播风暴，严重影响网络正常通信。
3.  **稳定MAC地址学习**：  
    STP通过阻塞冗余路径上的端口来打破环路，确保每台主机和每个交换机端口对应唯一的路径，从而稳定MAC地址学习过程，避免MAC地址漂移。
4.  **提供冗余连接**：  
    尽管STP最初的工作原理是阻塞一些冗余路径，但它同时也保持了这些路径作为备份，当主路径失效时，STP可以重新计算生成树拓扑，并激活备份路径恢复网络连接，从而提供链路冗余和网络可靠性。
5.  **确保无环路逻辑拓扑**：  
    STP通过算法选举出一个根桥（Root Bridge），并且为每个网络段选择一个指定桥（Designated Bridge），其它非根非指定桥的端口将被置于阻塞状态（Blocking），最终构建出一个没有环路的逻辑树状网络结构。
6.  **快速收敛**：  
    针对STP的传统收敛速度较慢的问题，后来发展出了快速生成树协议（Rapid Spanning Tree Protocol, RSTP）和多生成树协议（Multiple Spanning Tree Protocol, MSTP），它们能显著加快网络在拓扑改变后的收敛速度。

## 三、 ensp拓扑图实验 ##

### （1）stp ###

![在这里插入图片描述][3a21cacf2b1047c8badca98e1e8a018a.png]

\`\`

`STP`常见的三种接口角色：`DP，RP，AP`  
`DP（DESI）`：指定端口，可以转发数据  
`RP（ROOT）`：根端口，可以转发数据  
`AP（ALTE）`：阻塞端口，无法转发数据（但不影响BDPU报文转发）

首先对比原先大小：  
![在这里插入图片描述][44ba134498ef4f968c4e3db221d14b39.png]

`stp pri 0`（命令作用是：把这台交换机当选为根桥）（0是因为：值越小越好，所以0最大）  
![在这里插入图片描述][376a86ee51f34cabac569bf90a9b16ea.png]

再使用命令`dis stp`查看

![在这里插入图片描述][89807aaf7faa40d9869a332c55de477d.png]

再使用命令`dis stp b`查看一下接口

![在这里插入图片描述][dc56d36db91f417fa9c5e4c65ec9daed.png]

![在这里插入图片描述][4ac82364347e4d2386850d6730ded676.png]  
![在这里插入图片描述][48419762f2d2404babf0f559e7476abb.png]

### （2）mstp ###

![在这里插入图片描述][12adda3a54dc45c88dd097df9ba8fa81.png]  
先配置 vlan  
sw1 & sw2

undo info-center enable
    vlan batch 10 20 30 40
    int g 0/0/1
    port link-type trunk
    port trunk allow-pass vlan 10 20 30 40
    int g 0/0/2
    port link-type trunk
    port trunk allow-pass vlan 10 20 30 40
    int g 0/0/3
    port link-type trunk
    port trunk allow-pass vlan 10 20 30 40

sw3

sw4

再次去创建主根和次根 最后配置 mstp

设置主次根  
sw1：

stp ins 1 root pri
    stp ins 2 root sec

sw2：

stp ins 1 root sec
    stp ins 2 root pri

配置mstp  
sw1 ~ sw4

stp region-configuration
    region-name l
    ins 1 vlan 10 20
    ins 2 vlan 30 40
    active region-configuration

最后使用命令`dis stp b`查看

![在这里插入图片描述][883db0d0009b4b34b7e9727ba569b10a.png]

![在这里插入图片描述][c8981d0b07264fd586cff60a4d54caa0.png]

![在这里插入图片描述][03c98347e5e04ab7b36ab11d7b449815.png]

![在这里插入图片描述][8af926d5bceb401d81db60b8b148a793.png]

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