STP-生成树
一、STP 核心作用与背景
1. 解决的问题：二层环路
- 广播风暴：环路中广播帧无限循环，耗尽网络资源。
- MAC 地址表漂移：交换机因环路反复刷新 MAC 地址表记录，导致通信异常。
- 多帧复制：同一数据帧在环路中多次转发，引发重复流量。
2. 工作原理
- 通过逻辑阻塞冗余接口，将环形拓扑转换为无环的最短路径树。
- 实时监听拓扑变化，自动激活阻塞接口以恢复网络连通性
二、STP 协议体系与报文类型
1. 协议类型
2. BPDU 报文类型
- 配置 BPDU：用于协商生成树参数（如根桥选举、端口角色），由根桥主动发送。
- TCN BPDU：拓扑变更时发送，逐级上报至根桥，触发全网 MAC 地址表刷新。
3. BPDU 字段解析
三、生成树角色选举（重点）
1. 根网桥（Root Bridge）
- 选举规则：比较所有交换机的 Bridge ID（优先级 + MAC 地址），值越小越优先。
- 优先级范围：0-61440（步长 4096，默认 32768）。
- 配置命令：
[Huawei] stp priority <0-61440>。
2. 根端口（Root Port, RP）
- 每个非根交换机选一个，用于接收根桥 BPDU。
- 选举规则（按顺序比较）：
- 入向 RPC（根路径开销）最小：累加从该端口到根桥的所有入接口开销。
- 对端 Bridge ID 最小：若 RPC 相同，比较发送方桥 ID。
- 对端 Port ID 最小：若桥 ID 相同，比较发送端口 ID。
- 本端 Port ID 最小：若以上均相同，比较本端端口 ID。
3. 指定端口（Designated Port, DP）
- 每段链路选一个，用于转发根桥 BPDU。
- 选举规则（按顺序比较）：
- 出向 RPC 最小：从该端口发出的 BPDU 携带的 RPC 值。
- 本端 Bridge ID 最小：若 RPC 相同，比较本端桥 ID。
- 本端 Port ID 最小：若桥 ID 相同，比较本端端口 ID。
4. 非指定端口（Non-Designated Port, NDP）
- 未被选举为 RP 或 DP 的端口，最终进入阻塞状态，逻辑隔离环路。
（个人总结）按序号顺序：
根端口选举：1.到根交换机的开销最小
2.对端BID（网桥设备序号）最小
3.对端PID（端口号）最小
指定端口选举：
1.根交换机的所有出端都是指定端口
2.根端口对端都是指定端口
3.BPDU转发端口到根交换机的路径成本最小
4.本地BID（网桥ID）最小
5.本地PID最小（端口ID）
四、端口状态与收敛过程
1. 端口状态
2. 收敛过程
- 初始状态：所有端口进入 Blocking 状态，避免环路。
- 侦听阶段（Listening）：持续 15 秒，选举根桥、根端口、指定端口。
- 学习阶段（Learning）：持续 15 秒，学习 MAC 地址但不转发数据。
- 转发阶段（Forwarding）：根端口和指定端口进入转发状态，非指定端口保持阻塞。
- 收敛时间：首次收敛至少需 50 秒（20 秒 Max Age + 15 秒 Listening + 15 秒 Learning）
五、拓扑变更与 MAC 表刷新
1. 拓扑变更检测
- 设备检测到链路故障或端口状态变化时，发送 TCN BPDU 至根桥（逐级上报）。
2. 根桥响应
- 根桥收到 TCN BPDU 后，回复 TCA（拓扑变更确认），并发送 TC（拓扑变更）标志位为 1 的配置 BPDU。
- 全网设备接收到 TC BPDU 后，将 MAC 地址表老化时间缩短为 15 秒（默认 300 秒），加速刷新错误记录。
六、配置命令与验证
- 启用 STP：
[Huawei] stp enable（全局模式）。 - 禁用 STP（接口级）：
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] undo stp enable。 - 设置桥优先级：
[Huawei] stp priority 4096（数值越小越优先）。
状态查看
- 查看全局 STP 信息：
display stp。 - 查看接口 STP 状态：
display stp interface GigabitEthernet0/0/1。
七、关键对比与总结
核心思想：STP 通过逻辑阻塞冗余链路消除环路，利用 BPDU 动态维护无环拓扑，适用于二层网络防环场景，但收敛速度较慢，需结合 RSTP/MSTP 优化。