STP协议概述

STP（Spanning Tree Protocol）生成树协议解决了链路冗余中的环路问题。

STP通过阻塞端口来消除环路，并能够实现链路备份的目的。这种阻塞是逻辑上的阻塞，业务报文不能转发，但是协议报文能够转发。

STP通过发送BPDU（Bridge Protocol Date Unit）桥协议数据单元来决定要阻塞的端口

IEEE 802.3帧格式

目标MAC是组播MAC地址，组播地址只有交换机才会接收。
Type值是0x03。

STP工作过程

选举分四步

1.选举一个根桥（Root Bridge）
2.每个非根交换机选举一个根端口(R:Root port)
3.每个网段都选举一个指定端口(D:Designated port)
4.阻塞非根、非指定端口(A:Alternative Port)

每一步选举步骤

1. 根桥选举

Bridge ID：比较优先级（0~65536，默认32768，值越小，优先级越高）+比较MAC

2.根端口选举

Root port：根据cost（链路开销），开销越小，优先级越高，选举为根端口。开销相同，比较交换机优先级、mac地址等。

3.指定端口选举

每条链路选一个指定端口，根交换机每个接口都是D接口。

4.阻塞端口

选举完指定端口，交换机中非根、非指定端口，便是阻塞端口。

临时环路问题

为了避免临时环路问题，A端口进入D端口之前需要等待一段时间。A->Listening->Learning->D，默认每个状态都是15秒，总共三十秒。

端口状态转换

Disabled：端口被关闭
Blocking：A端口
Forwarding：R、D端口
Listening：可以转发BPDU报文。但不能转发用户流量。
Learning：可以根据收到的用户流量构建MAC地址表，但不转发用户流量。

实验概述

通常，组网时为了提高网络可靠性，交换网络中通常使用冗余链路（多条链路互联），冗余链路虽提高了网络可靠性，但同时也会带来环路，环路会导致广播风暴及MAC地址表不稳定，从而影响通信质量问题及业务中断，可以在提高可靠性的同时又能解决环路的问题。

实验背景

公司网络，由研发部门和销售部门组成，采用VLAN技术将两个部门隔离，研发部门VLAN id 10，销售部门 VLAN id 20，为了实现链路冗余，将三台交换机进行互联，使用STP生成树协议消除网络中的环路。

实验设备：

设备类型	数量
三层交换机（S3700）	3
PC	6

实验内容：

1. 按拓扑配置pc的ip、掩码、网关
2. 在交换机上创建VLAN，将交换机端口划分到相应VLAN
3. 配置stp模式、配置SW1为根桥、SW2为备份根桥

网络拓扑

交换机SW1配置

<Huawei>undo terminal monitor 
<Huawei>system-view 
[Huawei]sysname SW1
[SW1]vlan batch 10 20
[SW1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[SW1-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk 
[SW1-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan all
[SW1-GigabitEthernet0/0/1]quit
[SW1]interface GigabitEthernet 0/0/2
[SW1-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk 
[SW1-GigabitEthernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan all
[SW1-GigabitEthernet0/0/2]quit
[SW1]interface GigabitEthernet 0/0/4
[SW1-GigabitEthernet0/0/4]port link-type access 
[SW1-GigabitEthernet0/0/4]port default vlan 10
[SW1-GigabitEthernet0/0/4]quit
[SW1]interface GigabitEthernet 0/0/3
[SW1-GigabitEthernet0/0/3]port link-type access 
[SW1-GigabitEthernet0/0/3]port default vlan 20
[SW1-GigabitEthernet0/0/3]quit
[SW1]interface vlanif10
[SW1-Vlanif10]ip address 192.168.1.1 24
[SW1-Vlanif10]quit
[SW1]interface vlanif20
[SW1-Vlanif20]ip address 192.168.2.1 24
[SW1-Vlanif20]quit

     STP配置
[SW1]stp mode stp //stp模式
[SW1]stp root primary //设置交换机为根交换机
[S1]stp enable  //使能stp

    与pc相连的端口可以去除stp
[SW1]interface GigabitEthernet 0/0/3
[SW1-GigabitEthernet0/0/3]stp disable 
[S1-GigabitEthernet0/0/3]quit
[S1]interface GigabitEthernet 0/0/4
[S1-GigabitEthernet0/0/4]stp disable 

交换机LSW2配置

<Huawei>undo terminal monitor 
<Huawei>system-view 
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sysname SW2
[SW2]vlan batch 10 20
[SW2]interface Ethernet 0/0/3
[SW2-Ethernet0/0/3]port link-type access 
[SW2-Ethernet0/0/3]port default vlan 10
[SW2-Ethernet0/0/3]quit
[SW2]interface Ethernet 0/0/5
[SW2-Ethernet0/0/5]port link-type access 
[SW2-Ethernet0/0/5]port default vlan 20
[SW2-Ethernet0/0/5]quit
[SW2]interface Ethernet 0/0/1
[SW2-Ethernet0/0/1]port link-type trunk 
[SW2-Ethernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan all
[SW2-Ethernet0/0/1]quit
[SW2]interface Ethernet 0/0/2
[SW2-Ethernet0/0/2]port link-type trunk 
[SW2-Ethernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan all
[SW2]interface vlanif10
[SW2-Vlanif10]ip address 192.168.1.1 24

STP配置：
[SW2]stp mode stp
[SW2]stp root secondary  //配置SW2为备份根桥
[SW2]stp enable  //使能stp
去除pc相连的stp

[SW2]inter e0/0/3
[SW2-Ethernet0/0/3]stp disable 
[SW2-Ethernet0/0/3]quit
[SW2]inter e0/0/5
[SW2-Ethernet0/0/5]stp disable 
[SW2-Ethernet0/0/5]quit

交换机3配置

<Huawei>undo terminal monitor
<Huawei>system-view 
[Huawei]sysname SW3
[Huawei]vlan batch 10 20
[SW3]interface Ethernet 0/0/4
[SW3-Ethernet0/0/4]port link-type access 
[SW3-Ethernet0/0/4]port default vlan 10
[SW3-Ethernet0/0/4]quit
[SW3]interface Ethernet 0/0/3
[SW3-Ethernet0/0/3]port link-type access 
[SW3-Ethernet0/0/3]port default vlan 20
[SW3-Ethernet0/0/3]quit 
[SW3]interface Ethernet0/0/1
[SW3-Ethernet0/0/1]port link-type trunk 
[SW3-Ethernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan all
[SW3-Ethernet0/0/1]quit
[SW3]interface Ethernet 0/0/2
[SW3-Ethernet0/0/2]port link-type trunk 
[SW3-Ethernet0/0/2]port trunk allow-pass vlan all
[SW3]interface vlanif10
[SW3-Vlanif10]ip address 192.168.1.1 24
[SW3]interface vlanif20
[SW3-Vlanif20]ip address 192.168.2.1 24

   SW3配置STP：
[S3]stp mode stp
[S3]interface Ethernet 0/0/1
[S3-Ethernet0/0/1]stp cost 20000  //SW3 E0/0/1为阻塞端口，将它的端口开销值增大
[S3]stp enable  //设备使能全局STP
去除与pc相连的stp
[S3]int e0/0/3
[S3-Ethernet0/0/3]stp disable 
[S3-Ethernet0/0/3]quit	
[S3]int e0/0/4
[S3-Ethernet0/0/4]stp disable 
[S3-Ethernet0/0/4]quit

查看stp配置信息

[S1]display stp brief 
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
    0    GigabitEthernet0/0/1        DESI  FORWARDING      NONE
    0    GigabitEthernet0/0/2        DESI  FORWARDING      NONE

将SW1配置为根桥后，与SW2、SW3相连的端口GigabitEthernet0/0/1和GigabitEthernet0/0/2在生成树计算中被选举为指定端口。

[SW2]display stp brief 
 MSTID       Port                     Role    STP State   Protection
    0       Ethernet0/0/1             DESI  FORWARDING      NONE
    0       Ethernet0/0/2             ROOT  FORWARDING      NONE

端口Ethernet0/0/1在生成树选举中成为指定端口，处于Forwarding状态。

[S3]display stp brief 
 MSTID  Port                        Role  STP State     Protection
 0    Ethernet0/0/1               ALTE  DISCARDING      NONE
 0    Ethernet0/0/2               ROOT  FORWARDING      NONE

端口Ethernet0/0/1在生成树选举中成为Alternate端口，处于DISCARDING阻塞状态
端口Ethernet0/0/2在生成树选举中成为根端口，处于FORWARDING状态。