STP生成树协议：802.1D、PVST、PVST+、RSTP、MSTP；_mstp pvst

STP（Spanning Tree Protocol）是生成树协议的英文缩写，可应用于计算机网络中树形拓扑结构建立，主要作用是防止网桥网络中的冗余链路形成环路工作。但某些特定因素会导致STP失败，要排除故障可能非常困难，这取决于网络设计。生成树协议适合所有厂商的网络设备，在配置上和体现功能强度上有所差别，但是在原理和应用效果是一致的。

生成树的类型：
STP（标准生成树，又称为802.1D ）
PVST，PVST+（Cisco私有生成树协议）
RSTP（快速生成树，又称为802.1W）
MSTP（多生成树协议，又称为802.1S）

STP802.1D

802.1D ，标准生成树：
BPDU ：网桥协议数据单元，分为配置BPDU–config-BPDU（用于生成树的选举以及重收敛）和拓扑变更–TCN-BPDU
BPDU（通知交换网络出现了拓扑变更）。

BPDU 的数据结构：

Message type： 代表着BPDU 的类型 （0X00 配置 0X80 拓扑TC） Flags ：标记位，在802.1D
中，标识BPDU 是拓扑变更还是拓扑变更确认BPDU Root ID ：根标识符，用于标记一颗树的树根。与根网桥的BID 一致。
Bridge ID ：网桥标识符， BID ， 用于标识本设备在本生成树的唯一性。 Port ID ：端口标识符， PID
，用于标识设备上某接口的唯一性。 Cost of path ： 路径开销。在华为设备中，称作 root path cost
（RPC）根路径开销。 hello时间： 默认为2s ，BPDU 发送的间隔。 Max-age ：
最大时间，可以理解为hello包的超时时间。默认时间为20s Forward delay ： 转发延时，状态切换时间，默认为15s
Message age ：在思科中默认为300s，就是对应的MAC地址条目的老化时间，（但实际上 该时间为此BPDU
经过的跳数）；华为中，代表着该BPDU传递的跳数（默认值为0，没经 过一台交换机 值+1） Max-hop ：默认为20 ，收到BPDU之后
将message age中的时间与max-hop进行比较，若小 于，则正常使用该BPDU ，若大于，则忽略BPDU。

802.1D的端口角色有
根端口 指定端口 非指定端口

端口角色：

1.根端口 （RP）：存在于非根网桥之上，一个非根网桥仅有一个，用于接收来自于根的BPDU
2.指定端口（DP）：在一条链路中有且仅有一个，用于转发BPDU
3.阻塞端口（NDP）：被逻辑上关闭的接口

在802.1D中除了存在角色外，还存在接口的状态；
状态：
down： 初始化所有接口状态
侦听： （15s）所有接口收发BPDU，选举各种角色 根端口 + 指定端口 进入学习状态
非指定端口进入阻塞状态
学习： （15s） 根端口 + 指定端口 记录所有进出数据帧中的源mac地址，生成mac地址表；
之后进入转发状态
转发、 阻塞。
保活时间: 20s 每隔20s进行一次激活接口

端口状态：

1.disable —关闭状态 1.关闭生成树协议 2.接口物理关闭
2.blocking—阻塞状态 ，不能发送BPDU ，可以接收BPDU ，不能发送和接收数据
3.listening —监听状态，可以发送并接收BPDU，不能发送和接收数据；（进行生成树选举
的）
4.learning —学习状态，可以发送并接收BPDU，不能发送和接收数据；（学习MAC地址
表）—目的：限制未知单播帧的泛洪
5.forwarding—转发状态，可以发送并接收 BPDU和数据

**

802.1D收敛时间：

**
初次收敛：30s
结构变化 - 重新收敛
1、存在直连检测 —— 交换机仅存在一个阻塞端口可以收到来自根网桥的BPDU；30s(15s侦听+15s学习)
2、非直连检测 —— 50s = 20s hold time（保活时间）+ 30s收敛时间

COST： 开销值
不同带宽的链路使用不同的cost （该cost值是内部编码的），非线性过程。
802.1D-1998
10G—2
1G—4
100M—19
10M—100

STP生成树选举：

1.选举 根网桥 （标识一颗树，在一个生成树中有且仅有一个）
选举规则： 最小的BID（先比较BID优先级，再比较MAC地址）
2.选举端口角色
选举根端口：1.接口最小的开销值（RPC+PC）2.最小的BID（发送方的） 3.最小的PID（发
送方的）
选举指定端口：1.本设备根端口的最小开销值 2.最小的BID（本交换机）3.最小的PID（本
设备）

生成树配置：

选择生成树的模式：

[Huawei]stp mode ?
  mstp  Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP) mode
  rstp  Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) mode
  stp   Spanning Tree Protocol (STP) mode
1
2
3
4

修改BID优先级：
方法一：

[Huawei]stp priority ?
  INTEGER<0-61440>  Bridge priority, in steps of 4096
1
2

注意：stp生成树默认BID优先级为32768
如果修改网桥优先级 只能以32768 + 4096 这样以4096整倍的加，
不然如果是 32769 -32768 =1 会默认为是vlan1 的根网桥
方法二：
选择将改交换机设置为主根或副根；

[Huawei]stp root ?       
  primary    Primary root switch
  secondary  Secondary root switch
1
2
3

802.1D特性：
连接终端的接口，启用之后进入转发状态需要30s，可以加速。（在cisco中使用
portfast , 华为中可以使用边缘端口）
节约时间： 30 s

802.1D生成树的缺点

1、收敛速度很慢
2、链路利用率低
3、不支持上行链路和骨干链路加速的

PVST —— Cisco私有生成树协议

PVST：基于vlan的生成树协议
提高链路利用率； 一个vlan一棵树，但每棵树依然是802.1D算法

选举默认有：网桥优先级 默认32768 mac地址 接口优先级128 接口编号

vlan2 网桥优先级 32768+2 mac地址 接口优先级128 接口编号
vlan3 网桥优先级 32768+3 mac地址 接口优先级128 接口编号

修改网桥优先级 只能以32768 + 4096 这样整倍的加，
不然如果是 32769 -32768 =1 会默认为是vlan1 的根网桥

优点：提高链路利用率

缺点：
1、收敛慢
2、树过于多 —— Cisco专门有独立的芯片解决树多的生成树；不占CPU也不占用内存
3、私有 —— 不能支持生活常见的 802.1q trunk

PVST+ :在PVST的基础上，进行了升级；

1、兼容802.1q
2、可以部分的加速
加速在：1、端口加速 —— 用于接入层连接终端的接口
spanning-tree portfast 只要插上网线，2s变成转发状态；
stp edged-port enable 华为接口设为边缘接口也就是端口加速
2、上行链路加速 —— 所有接入层交换机 ；
在直连检测条件下一直将阻塞端口转换为转发；在交换机配置该命令后，该设备的网桥优 先级和接口cost值将自动增大来确定为非根网桥，成为阻塞端口拥有者
3、骨干加速 —— 所有交换机配置；
针对次优BPDU 省去20s的hold time

spanning-tree portfast ，交换机会发出BPDU，不会回来BPDU；

PVST+的缺点：
1、树多
2、加速不彻底

快速生成树：RSTP(802.1W)

生成树选举：与802.1D完全一致
提出意义：不再计时

公有组织从 802.1D —> 802.1W 整个交换网络一棵树 华为厂家默认用 802.1W
私有组织从 PVST+ —> RSTP 基于vlan的快速生成树，一个vlan一棵树 思科默认用PVST+，RSTP

802.1W特性（以及与802.1D区别）：

1.收敛机制：PA机制
2.端口状态：3个
3.端口角色：4
4.支持边缘端口（但默认不启用的）
5.自动集成上行链路加速（节约30s）
6.自动集成骨干链路加速 （节约50s）
7.在802.1W中所有的交换机都有发送BPDU的能力，BPDU超时时间为6s
配置： 与802.1D一致

MSTP（802.1s）

MSTP（802.1s）—— 多生成树

一个组一棵树，整个的分组配置必须完全一致（华为交换机默认允许MSTP）

工作原理：将多个VLAN捆绑在一起，运行在一个STP实例里面，不同实例间的STP互相独立

在每个交换机上创建1-100的VLAN，将端口化为trunk：
SMTP配置 交换机SW1-3上都按此配置

[SW1]stp region-configuration     //激活SMTP域配置
[SW1-mst-region]region-name huawei     //设置SMTP域名字
[SW1-mst-region]instance 1 vlan 	50     //将VLAN1-50划分到实例1里面	
[SW1-mst-region]instance 51 vlan 100     //将VLAN51-100划分到实例2里面
[SW1-mst-region]active region-configuration     //激活MST域的配置
1
2
3
4
5

[Huawei]dis stp instance 1 brief     //查看交换机实例1中端口状态
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
   1    GigabitEthernet0/0/1        ROOT  FORWARDING      NONE
   1    GigabitEthernet0/0/2        DESI  DISCARDING      NONE     //阻塞端口
[SW2]
1
2
3
4
5

SW2——实例2中，将次交换机的优先级调为最低，成为根桥

[SW2]stp instance 2 priority 4096     //实例2中将交换机的优先级调为最低，成为根桥
1

SW2—实例2中，将SW2配置为根桥，将SW1配置为备份根桥

[SW2]stp instance 2 root primary     //SW2交换机会自动降低优先级成为实例2的根桥
[SW1]stp instance 2 root secondary     //SW1交换机会自动成为备份根桥
1
2

SW1——查看实例2中，阻塞的端口

[SW1]dis stp instance 2 brief     //查看实例2中，端口状态
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
   2    GigabitEthernet0/0/1        ROOT  FORWARDING      NONE
   2    GigabitEthernet0/0/2        DESI  DISCARDING      NONE     //实例2中，该端口被阻塞
[SW1]
1
2
3
4
5