STP协议详解|什么是STP协议

生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）是一种链路管理协议，为网络提供路径冗余，同时防止产生环路。交换机之间使用网桥协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit，BPDU）来交换STP信息。BPDU包含了实现STP必要我的根网桥ID、根路径成本、发送网桥ID、端口ID等信息，具有配置和通告拓扑变化的功能，STP收敛过程就是网络结构再变成稳态我的过程，所有端口都处于转发状态或阻塞状态可以看出STP收敛。

1、STP的作用

（1）逻辑上断开环路，防止广播风暴的产生；

（2）当线路出现故障时，断开的接口被激活，恢复通信，起备份线路的作用；

（3）形成一个最佳的树型拓扑。

2、STP交换机接口状态

状态	用途
阻塞（Blocking）	接收BPDU，不转发帧
侦听（Listening）	接收BPDU，不转发帧，接收网管消息
学习（Learning）	接收BPDU，不转发帧，接收网管消息，把终端站点位置信息添加到地址数据库
转发（Forwarding）	发送和接收用户数据，接收BPDU，接收网管消息，把终端站点位置信息添加到地址数据库
禁用（Disable）	端口处于shutdown状态，不转发BPDU和数据帧

注意：阻塞状态到侦听状态需要20s，侦听到学习需要15s，学习到转发需要15s。

3、STP工作原理

STP首先选择根网桥（Root Bridge），然后选择根端口（Root Port）最后选择指定端口（Designated Port）。

（1）选择根网桥

每台交换机都有一个唯一的网桥ID（BID），最小BID值的交换机为根交换机。其中BID由2字节的网桥优先级字段和6字节的MAC地址字段组成。下图所示描述了根网桥的选择过程：

（2）选择根端口

选择根网桥后，其他的非根网桥选择一个距离根网桥最近的端口为根端口。

选择根端口的依据如下：

1）交换机中到根网桥总路径成本最低的端口。路径成本根据带宽计算得到，如10Mb/s的路径成本为100，100Mb/s的路径成本为19，1000Mb/s的路径成本为4,。开销最小的端口，即为该非根交换机的根端口；

2）如果到达根网桥的开销相同，再比较上一级（接收BPDU方向）发送者的桥ID，选择发送者桥ID最小的对应的端口；

3）如果上一级发送者网桥ID也相同，再比较发送端口ID。端口ID由端口优先级（8位）和端口编码（8位）组成。选出优先级最小的对应的端口，若优先级相同，则选择端口号最小的。

下图描述了根端口的选择过程：

（3）选择指定端口

每个网段选择一个指定端口，根网桥的所有端口均为指定端口。选定非根网桥的指定端口的依据如下：

1）到根网桥的路径成本最低；

2）端口所在的网桥的ID值较小；

3）端口ID值较小。

下图描述了指定端口的选择过程：

交换机中所有的根端口和指定端口之外的端口，称为非指定端口。此时非指定端口被STP协议设置为阻塞状态，这时没有环的网络就生成了。

4、STP配置

华为交换机下的STP配置主要有：

[LSW1]stp enable //全局使能STP

[LSW1]stp root primary //设置根网桥

[LSW2]stp root secondary //设置备份根网桥

[LSW1]stp pathcost-standard legacy //配置端口路径开销计算方法为华为计算方法

[LSW3-GigabitEthernet0/0/4]stp cost 20000 //配置端口的路径开销值，实现将该端口阻塞

[LSW4-GigabitEthernet0/0/1]stp edged-port enable //将端口设置为边缘端口

[LSW4-GigabitEthernet0/0/1]stp bpdu-filter enable //指定BPDU报文过滤功能，使端口不再发送BPDU报文

[LSW4]stp bpdu-protection //配置BPDU保护功能

（1）默认情况下交换机的优先级都是32768；

（2）默认情况下打开生成树后，所有端口都会开启生成树协议，若想STP有更快的反应，可以把接PC的端口改为边缘端口模式。