07. STP的基本配置

文章目录

  • 一. 初识STP
    • 1.1. STP概述
    • 1.2. STP的出现
    • 1.3. STP的作用
    • 1.4. STP的专业术语
    • 1.5. BPDU的报文格式
    • 1.6. STP的选择原则
      • （1）选择根桥网桥原则
      • （2）选择根端口原则
    • 1.7. 端口状态
    • 1.8. STP报文类型
    • 1.9. STP的收敛时间
  • 二. 实验专题
    • 2.1. 实验1：STP的基本配置
      • 2.1.1. 实验目的
      • 2.1.2. 实验拓扑图
      • 2.1.3. 实验步骤
        • （1）在交换机开启STP
        • （2）查看STP生成数的状态信息
        • （3）查看各交换机生成数的状态信息
      • 2.1.4. 实验调试
        • （1）更变交换机优先级
        • （2）查看交换机生成树状态信息
    • 2.2. 实验2：修改STP的Cost
      • 2.2.1. 实验目的
      • 2.2.2. 实验拓扑图
      • 2.2.3. 实验步骤
        • （1）开启所有交换机的STP
        • （2）查看交换机生成树状态信息
      • 2.2.4. 实验调试
  • 三. 本章命令汇总

一. 初识STP

1.1. STP概述

STP（生成数协议）是一个用于在局域网中消除环路的协议，他的标准是IEEE802.1d。

STP通过强制使部分冗余链路处于阻塞状态，其它链路处于转发状态，将环形网络结构修剪成无环路的树形网络结构。
可实现消除环路，当处于转发状态的链路不可用时，STP重新配置网络，并激活合适的备用链路状态，恢复网络连通性

1.2. STP的出现

以太网交换网络中，为了进行链路备份，提高网络可靠性，通常会使用冗余链路。

但是使用冗余链路会在交换网络上产生环路，引发广播风暴以及Mac地址表不稳定等故障现象，从而导致用户通信质量较差甚至通信中断。
为解决交换网络中的环路问题，提出了STP。

1.3. STP的作用

解决二层环路，二层环路具体表现为广播风暴、Mac地址表不稳定和多帧复制

1.4. STP的专业术语

术语名称描述
桥IDIEEE802.1d标准中规定BID由16位的桥优先级（默认位32768）
Cost每一个激活了STP的接口都维护了一个Cost，接口的Cost主要用于计算跟路径开销，也就是到达根的开销
根路径开销一台设备从某个接口到达根桥的RPC等于从根桥到该设备沿途所有路入方向接口的Cost累加
接口ID接口ID由两部分构成，高4位是接口优先级（默认为128） 低12位是接口编号
BPDU（网桥协议数据单元）STP交换机之间会相互BPDU报文，这些BPDU报文携带着一些重要信息，正是基于这些信息，STP才能够顺利工作

1.5. BPDU的报文格式

报文名称描述
PID协议ID，对于STP而言，该字段的值总为0
PVI协议版本ID，为0代表STP。为2代表RSTP，为3代表MSTP
BPDU Type指示本 BPDU的类型，若值为0x00，则表示本报文是配置BPDU报文；若值为0x80，则是TCN BPDU报文
Flags标志。STP只使用了该字段的最高及最低的两位数。最低位是TC（拓扑变更）标志，最高位是TCA（拓扑变更确认标志）标志。
Root ID根网桥的桥ID
RPC跟路径开销，到达根桥的STP Cost
Bridge IDBPDU发送网桥的ID
port ID发送网桥的接口ID（优先级+接口号）
Message Age消息寿命。从根网桥发送BPDU之后的秒数每经过一个网桥都加1，所以它本质上是到达根网桥的跳数
Max Age最大寿命。当一段时间未收到任何BPDU生存期到达最大寿命时，网桥认为该接口连接的链路发生故障，默认为20S
Hello Time根网桥连续发送的BPDU之间的时间间隔，默认为2S
Forward Delay转发延迟，在侦听和学习状态所停留的时间间隔，默认为15S

1.6. STP的选择原则

（1）选择根桥网桥原则

原则场景描述
比较优先级（默认为32768）数值越小越优
优先级相同比较MAC地址，数值越小越优

（2）选择根端口原则

项目Value
根路开销比较到达根桥网的跟路径开销RPC优先，RP是小的
网桥id比较端口所在的交换机的桥网ID优先，桥网ID小的
端口id比较本地端口的端口ID优先，端口ID小的

1.7. 端口状态

端口状态描述
禁用（disabled）该接口不能收发BPDU，也不能收发业务数据帧，如接口状态为down时
阻塞（Blocking）该接口被STP阻塞，处于阻塞状态的接口不能发送BPDU,但是会持续侦听BPDU，而且不能收发业务数据帧，也不会进行Mac地址学习
侦听（Listening）当接口处于该状态时，表明STP初步认定该接口为根接口或指定接口，但接口依然处于STP计算的过程中，此时接口可以收发BPDU,但是不能收发业务数据帧，也不会进行Mac地址学习
学习（Learning）当接口处于该状态时，会侦听业务数据帧（但是不能转发业务数据帧），并且在收到业务数据帧后进行Mac地址学习
转发（Forwarding）处于该状态的接口可以正常的收发业务数据帧，也会进行BPDU处理。接口的角色必须是根接口或指定接口才能进入转发状态

1.8. STP报文类型

报文类型描述
配置BPDUBPDU类型的值被设置为0x00。其主要作用
TCN BPDUTCN BPDU类型的值被设置为 0x80作用是通告网络中的拓扑发生了变化

说明一下，配置BPDU的用途

  • 用于选举根网桥及端口角色；
  • 根桥每2s发送一次配置 BPDU报文，用于维护端口状态；
  • 用于确认收到的TCN BPDU 报文。

1.9. STP的收敛时间

  • 端口状态从 Blocking状态迁移Forwarding状至少要两-倍的Forward Delay(15s)
  • 直连链路发生故障，重新收敛需要 30s；
  • 非直连链路发生故障，重新收敛需要 50s；

二. 实验专题

2.1. 实验1：STP的基本配置

2.1.1. 实验目的

  • 掌握修改交换机STP 模式的方法
  • 掌握修改桥优先级、控制根桥选举的方法
  • 掌握修改端口优先级、控制根端口和指定端口选举的方法

2.1.2. 实验拓扑图

在这里插入图片描述

2.1.3. 实验步骤

（1）在交换机开启STP

1）配置LSW1，命令如下：

<Huawei>system-view
[Huawei]undo info-center enable
[Huawei]sysname LSW1
#STP的模式为STP，默认为MSTP
[LSW1]stp mode stp

如图所示：
在这里插入图片描述
2）配置LSW2，命令如下：

<Huawei>system-view
[Huawei]undo info-center enable
[Huawei]sysname LSW2
#STP的模式为STP，默认为MSTP
[LSW2]stp mode stp

如图所示：
在这里插入图片描述
3）配置LSW3，命令如下：

<Huawei>system-view
[Huawei]undo info-center enable
[Huawei]sysname LSW3
#STP的模式为STP，默认为MSTP
[LSW3]stp mode stp

如图所示：
在这里插入图片描述

（2）查看STP生成数的状态信息
#在交换机LSW1查看stp信息
[LSW1]display stp

如图所示：
在这里插入图片描述

（3）查看各交换机生成数的状态信息
#查看LSW1交换机生成数的状态信息
[LSW1]display stp brief
#查看LSW2交换机生成数的状态信息
[LSW2]display stp brief
#查看LSW3交换机生成数的状态信息
[LSW3]display stp brief

如图所示：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
以上输出结果表明端口的角色、状态以及保护功能。

项目Value
Role该端口在STP的端口角色。ROOT 为根端口，ALTE 为预备端口，DESI为指定端口；
STP State该端口在 STP 的端口状态。FORWARDING 为转发状态，DISCARDING 为阻塞状态，LISTENING 为侦听状态，LEARNING 为学习状态
Protection该端口开启的保护功能，NONE 表示没有开启。

综合根网桥ID 信息以及各个交换机上的端口信息，可得到当前拓扑，如图所示：
在这里插入图片描述

2.1.4. 实验调试

（1）更变交换机优先级

把LSW1的优先级改成0，把LSW3的优先级改成4096
1）配置LSW1，命令如下：

<LSW1>system-view
#把LSW1变成主根网桥
[LSW1]stp root primary

如图所示：
在这里插入图片描述
stp root primary命令的作用是把交换机的优先级设置为0，相当于stp priority 0 命令

2）配置LSW3，命令如下：

<LSW3>system-view
#把LSW3变成备用根网桥
[LSW3]stp root secondary

如图所示：
在这里插入图片描述

（2）查看交换机生成树状态信息
# 查看交换机LSW2上生成树的状态信息摘要
[LSW3]display stp brief

如图所示：
在这里插入图片描述
综合，根网桥id信息以及各个交换机上的端口信息，可得到当前拓扑，如图所示：
在这里插入图片描述

2.2. 实验2：修改STP的Cost

2.2.1. 实验目的

学会通过端口的Cost（开销）来控制端口角色以及端口状态

2.2.2. 实验拓扑图

在这里插入图片描述

2.2.3. 实验步骤

（1）开启所有交换机的STP

1）LSW1的配置，命令如下：

#开启所有交换机的STP，并把LSW1的优先级设置为0
<Huawei>system-view
[Huawei]undo info-center enable
[Huawei]sysname LSW1
[LSW1]stp mode stp
[LSW1]stp priority 0

如图所示：
在这里插入图片描述
2）LSW2的配置，命令如下：

<Huawei>system-view
[Huawei]undo info-center enable
[Huawei]sysname LSW2
[LSW2]stp mode stp

如图所示：
在这里插入图片描述
3）LSW3的配置，命令如下：

<Huawei>system-view
[Huawei]undo info-center enable
[Huawei]sysname LSW3
[LSW3]stp mode stp

如图所示：
在这里插入图片描述
4）LSW4的配置，命令如下：

<Huawei>system-view
[Huawei]undo info-center enable
[Huawei]sysname LSW4
[LSW4]stp mode stp

如图所示：
在这里插入图片描述

（2）查看交换机生成树状态信息
#查看LSW1交换机生成数的状态信息
[LSW1]display stp brief
#查看LSW2交换机生成数的状态信息
[LSW2]display stp brief
#查看LSW3交换机生成数的状态信息
[LSW3]display stp brief
#查看LSW4交换机生成数的状态信息
[LSW4]display stp brief

如图所示：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
综合，根网桥id信息以及各个交换机上的端口信息，可得到当前拓扑，如图所示：
在这里插入图片描述

2.2.4. 实验调试

#1. 修改LSW4的G0/0/5接口的Cost为1，命令如下：
[LSW4]interface g0/0/5
[LSW4-GigabitEthernet0/0/5]stp cost 1

#2. 查看交换机LSW4上生成树的状态信息摘要，命令如下：
[LSW4-GigabitEthernet0/0/5]display stp brief

如图所示：
在这里插入图片描述
通过以上输出结果发现 G0/0/4 接口被阻塞了

三. 本章命令汇总

命令作用
stp enable开启STP
stp mode stpSTP的模型为IEEE802.1d
stp priority 0修改设置STP的优先级为0
display stp brief查看STP接口的状态信息摘要
stp cost 1修改STP接口的开销为1

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