生成樹協議
生成樹協議
冗餘—— 裝置 線路 閘道器 電源（USP）
在路由器中，路由表是由路由器演算法計算得來的，路由路徑越多、越複雜，則有越多備份路徑，並且路由演算法具有防環的特性。
線路冗餘——二層交換網路 二層橋接環路
導致問題：
1.廣播風暴（順時針、逆時針兩個方向包在死迴圈）
2.MAC地址表翻滾 ——在一臺交換機上，同一個MAC地址只能對映唯一的介面；但同一
介面可以對映多個不同的MAC地址；
3.同一資料幀的重複拷貝
4.以上3個條件最終導致裝置工作過載，導致重啟保護
在一個交換機網路內，邏輯的阻塞部分的埠，實現各個節點間僅存在一條路徑，沒有環路；
生成樹：在一個二層交換網路中，生成一棵樹型結構，邏輯的阻塞部分介面，使得從根到所有的節點僅存在唯一的路徑；當最佳路徑故障時，自動開啟部分阻塞埠，來實現線路備份的作用；
生成樹在生成過程中，應該儘量的生成一棵星型結構，且最短路徑樹；
存在演算法： 802.1D PVST PVST+(CISCO) RSTP(802.1w) MSTP(802.1S)
一．802.1D演算法：所有交換機間使用BPDU包來進行溝通
BPDU——橋協議資料單元 週期2s傳送一次-----起到保活機制 20s保活時間
BPDU跨層封裝到二層資料幀
配置BPDU—只有根網橋可以傳送，在交換網路初始狀態時，所有交換機均定義本地為根網橋，進行BPDU的傳送；使得網路中所有交換機均收到其他裝置的BPDU，之後基於資料中的引數進行比對，選舉出根網橋；再所有非根網橋不再發送BPDU，而是僅接收和轉發根網橋的BPDU；週期2s傳送，hold time 20s；
根網橋 —— 根埠—— 指定埠—— 非指定埠（阻塞埠）
根網橋（老大 一臺交換機 在一棵生成樹例項中有且僅有一個）
1.比較BPDU中的 BID=網橋優先順序+MAC地址
網橋優先順序 0–65535 預設為32768 越小越優
2.選舉規則：先比較網橋優先順序，數值越小越好
若優先順序相同，則比較MAC地址，數值越小越好
根埠（一個介面 在每臺非根網橋有且僅有一個 是該交換機離根網橋最近的介面
且肯定不會被阻塞 週期接收來自根的BPDU）
1.比較從根網橋發出BPDU後，通過該介面進入時的最小cost值
2.若進入時cost值相同，則比較介面上級（對端）裝置的BID值（MAC值），BID值小的
裝置對應的介面成為根埠
3.若對端的裝置的BID相同，則比較介面對端介面的PID（介面編號），越小越好
PID =埠ID = 介面優先順序+介面編號 優先順序 0–255 預設為128
4.若對端介面的PID相同，則比較本地介面的PID，越小越優
指定埠（一個介面 在每條存在STP的物理鏈路上 有且僅有一個 轉出根網段的BPDU）
1.比較從根網橋發出BPDU後，通過該介面轉出時cost值最小
2.比較介面所在裝置的BID，越小越優
3.若BID相同，比較本地的PID，越小越優
4.若PID也相同，則直接阻塞該埠
非指定埠（即阻塞埠 當上面所有的角色選舉完成後，剩餘所有的介面）
cost值：不同頻寬 存在不同cost
802.1d標準： 802.1T標準
10M = 100 1000M= 20000
100M=19 100M=200000
1000M=4
10000M=2
100000M=1
[SWA]stp pathcost-standard ? 預設華為使用802.1t標準
dot1d-1998 IEEE 802.1D-1998
dot1t IEEE 802.1T
legacy Legacy
生成協議中，至少應該將根網橋干涉到匯聚層處；
根網橋 根埠 指定埠 非指定埠
狀態：
Down 正常通電 通訊後切換到下一個狀態
偵聽（15s） 所有交換機收發BPDU，選舉所有角色
根埠與指定埠進入下一狀態，非指定埠直接進入阻塞狀態
學習（15s） 所有交換機接收記錄經過的資料幀源MAC地址，生成MAC表
轉發—— 根埠 指定埠
阻塞—— 非指定埠
802.1D演算法的收斂時間：
- 30s 初次收斂
- 結構變化
（1）存在直連檢測-------一臺交換機在結構突變後，僅存在一個阻塞介面可以接收來自根網橋的BPDU，那麼該介面將進入到正常的30s收斂階段----30s
（2）非直連檢測------ 50s
802.1D缺點：
收斂速度慢
鏈路利用率低
802.1配置命令：
[sw1]stp mode stp 修改為802.1d演算法，當下華為預設為MSTP；
[sw1]stp priority 4096 修改網橋優先順序
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp cost ? 修改介面cost值
INTEGER<1-200000000> Port path cost
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp port priority ? 修改介面優先順序
INTEGER<0-240> Port priority, in steps of 16
二、PVST cisco私有 基於vlan的生成樹協議
在每個vlan內，存在一棵樹，每個樹的工作原理同802.1d一致；不同vlan的BPDU區別在於優先順序；
優先順序=4096倍數+vlan id 人為僅可修改4096倍數備份，且只能修改為4096的整倍
僅支援 trunk幹道封裝為ISL（cisco私有封裝）
三、PVST + 在PVST的基礎，相容802.1q的trunk封裝；且設計了部分的加速；
埠加速（進入層連線使用者的介面） 上行鏈路加速-針對直連檢測
骨幹加速—針對次優BPDU
缺點：1、收斂慢（加速不徹底） 2、樹多（僅cisco存在單獨的晶片，友商無法負荷）
四、快速生成樹
cisco的RSTP — 基於vlan的快速生成樹 - 一個vlan一棵樹 pvst+的升級
公有RSTP（802.1w） — 整個交換網路一棵樹 802.1d的升級
快速的原理：
取消了計時器，而是在一個狀態工作完成後，直接進入下一狀態；
分段式同步，兩臺裝置間逐級收斂；使用請求和同意標記；依賴標記位的第1和第6位
BPDU的保活為6s；hello time 2s；
將埠加速（邊緣介面）、上行鏈路加速、骨幹加速集成了
相容802.1d和PVST，但802.1d和PVST沒有使用標記位中的第1-6位，故不能快速收斂；因此如果網路中有一臺裝置不支援快速收斂，那麼其他開啟快速收斂的裝置也不能快速；
當tcn訊息出現時，不需要等待根網橋的BPDU，就可以重新整理本地的cam表；
切記:介面預設為半雙工時，即便允許RSTP，依然基於慢速的802.1D演算法來收斂；
[sw1]stp mode rstp
邊緣介面—用於連線PC的介面，一旦被設定為邊緣介面；將不再進行BPDU的傳送，且不進行STP的收斂，直接為轉發狀態； 但若該介面收到了對端的BPDU，將失去邊緣特性，重新正常收斂；
[sw1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp edged-port enable
[sw1]stp priority ? 修改網橋優先順序
INTEGER<0-61440> Bridge priority, in steps of 4096
[sw1]stp root ? 快速定義根網橋角色
primary Primary root switch
secondary Secondary root switch
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp port priority ? 修改介面優先順序
INTEGER<0-240> Port priority, in steps of 16
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp cost ? 修改介面cost
INTEGER<1-200000000> Port path cost
五、MSTP/MST/802.1S 華為裝置預設使用該協議
繼承了快速生成樹的基礎； 將多個vlan放置於一個組內，基於每個組一棵生成樹；
不同組間的BPDU中優先順序= 4096倍數+組號
[r1]stp mode mstp
預設存在組0，且所有vlan預設處於該組；優先順序= 32768+0
分組
[sw1]stp enable
[sw1]stp region-configuration
[sw1-mst-region]region-name a 所有裝置應在一個組內
[sw1-mst-region]instance 1 vlan 1 to 5
[sw1-mst-region]instance 2 vlan 6 to 10
[sw1-mst-region]active region-configuration 啟用當前配置（必須配置該指令）
切記：若將建立某個組，但該組內的vlan，在本交換機上沒有建立，同時沒有為該vlan服務的介面；該組將沒有任何資訊；整個交換網路中所有裝置的分組資訊必須完全一致；
定義本地為組1 的主根，組2 的備份根
stp instance 1 root primary 優先順序修改為0
stp instance 2 root secondary 優先順序修改為4096
[sw1]stp instance 1 priority ?
INTEGER<0-61440> Bridge priority, in steps of 4096
[sw1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp instance 1 cost ?
INTEGER<1-200000000> Port path cost
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp instance 1 port priority ?
INTEGER<0-240> Port priority, in steps of 16