STP生成树协议
1.STP背景
在一个刚启动的交换机相互连接局域网中，各个交换机都没有相对应的MAC地址表，各个交换机上的PC端口会发起大量泛洪的广播信息，造成广播风暴，网络拥堵以及，MAC地址表的记录混乱
如图：
1.1广播风暴
（1）在网络通信开始时，PC1 的ARP条目中没有PC2的MAC地址，根据ARP原理，PC1首先会发送一个ARP广播请求(请求PC2的MAC地址)给交换机SW1。
（2）当交换机sw1收到ARP的广播请求时，根据交换机的转发原理，SW1会将广播帧从除接收端口之外的所有端口转发出去(即该广播会从F0/1和F0/2分别转发给SW2和SW3)。
（3） SW2收到广播帧后，同样根据交换机的转发原理，将广播帧从F0/2和连接PC2的端口转发。同样，SW3收到广播帧后，将其从F0/2端口转发。
（4） SW2从F0/2端口收到从SW3发送的广播帧后，将其从F0/2端口和连接PC2的端口转发;同样，SW3收到从SW2发送的广播帧后，将其从F0/1端口转发。
（5）SW1分别从SW2、SW3收到广播帧，然后将从SW2收到的广播帧转发给SW3,而将从SW3收到的广播帧转发给SW2。
SW1、SW2与SW3会将广播帧相互转发，这时网络就形成了一个环路，而交换机之间并不知道，这将导致广播帧在这个环路中循环下去，如图所示。在实际网络环境中，情况要复杂得多， 当广播帧经过交换机时，交换机以指数的形式生成广播帧(交换机从除收到该广播帧之外的所有端口转发广播帧)。这种广播帧会越来越多，最终形成广播风暴，导致网络瘫痪。
1.2MAC地址紊乱
这里往PC2发送广播就有1，2两条路.经过SW3的交换机的广播到达SW2时，会在SW2的MAC地址表中记录下，PC1的MAC地址对应的接口时F0/2。而从线路1发过来的广播所对应的MAC地址接口就是F0/1。这时PC2 就会对记录PC1的MAC表的地址记录紊乱
1.3多帧复制
在复杂网络中PC2会收到多个交换机转发过来对于PC1同样的单播帧。
在这个背景下，我们就有相关技术来避免了，STP （生成树协议）就应运而生。
2.STP生成树算法
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。防环
生成树协议是IEEE 802.1D中定议的数据链路层协议，用于解决在网络的核心层构建冗余链路里产生的网络环路问题。以上是百度的解释，下面是一般通常解释
STP在逻辑上阻塞一些端口，来生成一个逻辑上的树形结构。(环形变树形)
（1）防止广播风暴的产生：逻辑上断开环路，使其变成树形
（2）起备份线路的作用：当正常线路故障或在物理上端口被断开，阻塞的接口会被重新激活，恢复通信，使数据能从这条线路正常传输
3.生成树的算法分为3个步骤
3.1选择根网桥（交换机）
选择根网桥：
网桥ID（BID），网桥ID是唯一的。
选择交换网络中网桥ID最小的交换机成为根网桥
网桥由图中所示的“网桥优先级”和“网桥的MAC地址”这两部分组成。
网桥优先级：所含的数字越小越优先
网桥的MAC地址：如果优先级一致，则MAC地址谁小谁优先。
3.2选择根端口
选择根端口
什么是根端口
到跟网络桥最低的根路径成本，直连的网桥ID 最小，端口ID 最小。
根路径成本：
网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和
部分常用的带宽和路径成本的关系
| 链路带宽 | 路径成本 |
|---|---|
| 10 | 100 |
| 100 | 19 |
| 1000 | 4 |
由上图可知，带宽越大，路径成本越低
3.3选择指定端口
选择指定端口
每一个物理网段上都需要选出一个指定端口。
根网桥上的所有端口都是指定端口，而根端口对应的对面设备的端口就是根端口。
如下图所示。
（1）先找出根网络，优先级中数值最小的是根网络，所以SW2在这里是根网络。
（2）找出根端口。已知根网络交换机上的所有端口都是指定端口，而指定端口所对应的对面端口是根端口，所以，根端口在SW1 和SW3离SW2的近的那端。
（3）找出阻塞端口，这里比较SW3和SW1的剩下端口发现优先级都一致，我们这里继续比较MAC地址，谁小谁就是指定端口，那么剩下的就是阻塞端口了。
下图的网络中也是这样比较所得
4.BPDU：
4.1什么是BPDU
它是桥协议数据单元，传输载体，用来在交换机之间通过组播的方式交换BUPD报文字段（包含：根网桥ID，根路径成本，发送网桥ID，端口ID等）
BPDU类型
配置BPDU ---------用于生成树计算的
拓扑变更通告（TCN）BPDU-------用于通告网络拓扑变换用的
BUDU报文字段
根网桥ID，根路径成本，发送网桥ID，端口ID
4.2利用BPDU选择根网桥
当交换机启动时，所有交换机都会假定自己是根网桥，在向外发送的BPDU中根网桥ID字段都会填写自己的网桥ID，向其他交换机发送BPDU，并接收其他交换机发送的BPDU，比较最小的网桥ID后确定小的那一方为唯一的根网桥，再不断往下传递，直到全部确定收敛为止。
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5.关于模拟MSTP的实验
完成如下实验，使VLAN 10 和VLAN20 可以互相访问
总结一下：
1.先进入各个交换机把STP模式开启并且配置：
对于图中SW3交换机，只需要把VLAN放进实例中，不需要配置实例优先级。
对于SW1和SW2交换机，和SW3一样进入配置STP模式，不过这里需要注意，需要多配置一个各个实例对应VLAN的优先级。如下图
这里对于SW1配置，那么他的实例1优先级就为primary，实例2优先级就为secondary。如果对于SW2配置，那么实例1的优先级就为secondary，实例2的优先级就为primary。（低优先那里的端口就被阻塞了）
sw2的相关配置如下：
这里我们就把图中的交换机关于STP的模式全部配置完毕了。接下来就是配置各个交换机的接口类型以及VLAN了，这里就不做过多介绍了，直接上我操作的图片了。
2.根据网络设备具体情况进入其中配置各个的接口以及VLAN。
SW3l:
加入vlan
配置各个端口类型：
后面关于接口的配置就不赘述了。
3.联通性实验：
这里我们把其中的一条线路删除，看看还能否联通。
按照我们这样配置，理想中数据的走向应该是如图所示：
进入PC端进行tracert PC2的ip地址
因此PC1往PC2做的主备实验成功。我们反向来一下。
我们可以发现，在原有的主线路断开之后，PC1仍然能往PC2发送数据包，且发送的路径确实如我们预想的一样，且从PC2往PC1发送时，也是可以操作。因此STP生成树实验成功
小结：笔者这里操作了5-6次才把MSTP实验操作成功
出现的问题还是因为有些指令不熟悉，和跟之前路由相关的搞混淆了。所以还是需要多看多练。