生成树协议
快速生成树
cisco的RSTP — 基于vlan的快速生成树 - 一个vlan一棵树 pvst+的升级
公有RSTP（802.1w） — 整个交换网络一棵树 802.1d的升级
快速的原理：
1、取消了计时器，而是在一个状态工作完成后，直接进入下一状态；
2、分段式同步，两台设备间逐级收敛；使用请求和同意标记；依赖标记位的第1和第6位
3、BPDU的保活为6s；hello time 2s；
4、将端口加速（边缘接口）、上行链路加速、骨干加速集成了
5、兼容802.1d和PVST，但802.1d和PVST没有使用标记位中的第1-6位，故不能快速收敛；因此如果网络中有一台设备不支持快速收敛，那么其他开启快速收敛的设备也不能快速；
当tcn消息出现时，不需要等待根网桥的BPDU，就可以刷新本地的cam表；
切记:接口默认为半双工时，即便允许RSTP，依然基于慢速的802.1D算法来收敛；
[sw1]stp mode rstp
边缘接口—用于连接PC的接口，一旦被设定为边缘接口；将不再进行BPDU的发送，且不进行STP的收敛，直接为转发状态； 但若该接口收到了对端的BPDU，将失去边缘特性，重新正常收敛；
[sw1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp edged-port enable
[sw1]stp priority ? 修改网桥优先级
INTEGER<0-61440> Bridge priority, in steps of 4096
[sw1]stp root ? 快速定义根网桥角色
primary Primary root switch
secondary Secondary root switch
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp port priority ? 修改接口优先级
INTEGER<0-240> Port priority, in steps of 16
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp cost ? 修改接口cost
INTEGER<1-200000000> Port path cost
MSTP/MST/802.1S 华为设备默认使用该协议
继承了快速生成树的基础； 将多个vlan放置于一个组内，基于每个组一棵生成树；
不同组间的BPDU中优先级= 4096倍数+组号
[r1]stp mode mstp
默认存在组0，且所有vlan默认处于该组；优先级= 32768+0
分组
[sw1]stp enable
[sw1]stp region-configuration
[sw1-mst-region]region-name a 所有设备应在一个组内
[sw1-mst-region]instance 1 vlan 1 to 5
[sw1-mst-region]instance 2 vlan 6 to 10
[sw1-mst-region]active region-configuration 激活当前配置（必须配置该指令）
切记：若将创建某个组，但该组内的vlan，在本交换机上没有创建，同时没有为该vlan服务的接口；该组将没有任何信息；整个交换网络中所有设备的分组信息必须完全一致；
定义本地为组1 的主根，组2 的备份根
stp instance 1 root primary 优先级修改为0
stp instance 2 root secondary 优先级修改为4096
[sw1]stp instance 1 priority ?
INTEGER<0-61440> Bridge priority, in steps of 4096
[sw1]interface GigabitEthernet 0/0/1
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp instance 1 cost ?
INTEGER<1-200000000> Port path cost
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp instance 1 port priority ?
INTEGER<0-240> Port priority, in steps of 16
生成树协议
企业网三层架构 — 冗余 — 线路冗余 — 二层桥接环路
导致问题：
- 1、广播风暴
- 2、MAC地址表翻滚
- 在一台交换机上，同一个MAC地址只能映射唯一的接口；但同一个接口可以映射多个不同的MAC地址；
- 3、同一数据帧的重复拷贝
以上3个条件最终导致设备工作过载，导致重启保护
交换机类型 ：透明交换机 ，二层交换机 ，三层交换机
生成树：在一个二层交换网络中，生成一棵树型结构，逻辑的阻塞部分接口，使得从根到所有的节点仅存在唯一的路径；当最佳路径故障时，自动打开部分阻塞端口，使得网络恢复正常。以此来实现线路备份的作用；生成树在生成过程中，应该尽量的生成一棵星型结构，且最短路径树；
存在算法： 七种
- 802.1D PVST PVST+(CISCO) RSTP(802.1w) MSTP(802.1S)
802.1D
- 在一个交换机网络内，逻辑的堵塞部分的接口，实现从根到每一个节点唯一路径，没有环路
- 一个交换网络内仅存在一棵生成树实例
- 交换机间使用BPDU来进行收发的数据
BPDU ：桥协议数据单元
- 只有根网桥可以发送，在交换网络初始状态时，所有交换机均定义本地为根网桥，进行BPDU的发送；使得网络中所有交换机均收到其他设备的BPDU，之后基于数据中的参数进行比对，选举出根网桥；再所有非根网桥不再发送BPDU，而是仅接收和转发根网桥的BPDU ；
- 周期2s发送 ，hold time 20s ； 跨层封装到二层数据帧
- 作用 ：实时保活，检测拓扑结构 ；指挥控制整个网络收敛
TCN—拓扑变更消息（也是BPDU）
- 本地交换机链路故障后，STP生成树重新收敛
，为了快速刷新全网所有交换机的MAC地址表，本地设备将向本地所有STP接口发送标记位TCN位置1的BPDU，邻居交换机收到TCN后，回复标记位ACK位置1的BPDU作为确认；之后将TCN逐级转发到根网桥处，由根网桥回复TC消息，将TC逐级回复到所有交换机；使所有交换机临时将MAC表的老化时间修改为15s（默认的，转发延时）
选举 ： 根网桥 、 根端口 、 指定端口 、 非指定端口（阻塞端口）
- 【1】根网桥 ： 在一棵生成树实例中，有且仅有一台交换机为root；BPDU中的 BID（桥ID）来决定根网桥的选举，BID=网桥优先级+ MAC
- 1 . 比较网桥优先级，数值小优；（0-65535） 默认32768
- 2 . 若优先级相同，比较mac，数值小优； MAC地址（只有存在svi接口的交换机才拥有mac地址，若存在多个mac选数值最小）
| 透明交换机 | 二层交换机 | 三层交换机 |
|---|---|---|
| 没有MAC | 存在一个MAC | 存在多个MAC |
-
【2】根端口 ：—在每台非根网桥上，有且仅有一个接口；本地离根网桥最近的接口（最短、星型），接收来自根网桥的BPDU，转发用户的流量（该接口不阻塞）
- 1 . 比较从根网桥发出后，通过该接口进入时最小的cost值；
- 2 . 入向cost值相同，比较该接口对端设备的BID，小优
- 3 .对端BID也相同，比较该接口对端设备的接口的PID,小优；PID = 端口ID = 接口优先级（0-240，步长16，默认128） + 接口编号
- 4 .连对端PID也相同，比较本地PID，小优
-
【3】指定端口 ：在每一段存在STP的物理链路上，有且仅有一个；转发来自根网桥的BPDU，同时可以转发用户流量（不阻塞）；默认根网桥上所有接口为指定端口；
- 1 . 比较从根网桥发出后，通过该接口进入这段链路时的cost值最小（出向）
- 2 . 若出向cost值相同，必须本地的BID，小优
- 3 . 本地BID相同，比较本地的PID，小优
- 4 . 本地PID，小优
- 5 . 相同，直接阻塞该端口
-
【4】非指定端口（阻塞端口）：当以上所有角色全部选举完成后，剩余没有任何角色的接口为非指定；
该接口逻辑阻塞，实际可以接收到信息，但不转发；
cost值：不同带宽 存在不同cost
| 802.1d标准 | 802.1T标准 (华为默认) |
|---|---|
| 10M = 100 | 1000M= 20000 |
| 100M=19 | 100M=200000 |
| 1000M=4 | |
| 10000M=2 | |
| >100000M=1 |
[SWA]stp pathcost-standard ? 默认华为使用802.1t标准
dot1d-1998 IEEE 802.1D-1998
dot1t IEEE 802.1T
legacy Legacy
生成协议中，至少应该将根网桥干涉到汇聚层处
接口状态：
- down：没有BPDU收发，一旦可以进行BPDU收发进入下一状态
- 侦听：强制15s；所有交换机进行BPDU收发，选举所有角色；接口角色为非指定端口直接进入阻塞状态；
- 若为指定端口和根端口进入下一状态；
- 学习：强制15s； 指定端口和根端口学习所有接口连接设备的MAC地址，生成MAC表；之后进入下一状态；
- 转发：指端端口和根端口进入，可以转发用户报文；
- 阻塞：非指定端口进入，逻辑阻塞；
注：只有到接口进入到转发状态后，才能为用户转发数据报文，之前的30s不能转发任何数据；
收敛时间：
- 初次收敛：30s = 15侦听+15s学习
- 结构变化： 存在直连检测：本地存在阻塞端口，若其他端口断开，该阻塞端口马上进入15是侦听（选举）；结果若为启用，那么将再进入15s学习—总30s
- 没有直连检测：本地不存在阻塞端口，若某个端口断开，将发送次优BPDU（以本地为根）给其他邻居交换机，其他交换机无视该数据，进行20s hold time计时，到时时阻塞接口进入15s侦听，15s学习=总50s
802.1D 缺点：
- 1、收敛慢
- 2、链路利用率低
802.1配置命令 ：
[sw1]stp mode stp 修改为802.1d算法，当下华为默认为MSTP；
[sw1]stp priority 4096 修改网桥优先级
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp cost ? 修改接口cost值
INTEGER<1-200000000> Port path cost
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp port priority ? 修改接口优先级
INTEGER<0-240> Port priority, in steps of 16