HCIP之STP
企业网三层架构
线路冗余—二层网络桥接环路
因为路由器的路由表是由相对完善的计算所得，且存在防环规则；故路由器物理链路上实施备份时，一般不会出现环路；但交换转发数据依赖MAC表（CAM表），该表的生成规则非常简单（记录产生），没有防环设计，故只要交换机使用链路备份，就将出现二层环路；
CAM --- 将MAC地址+接口编号+VLAN ID进行哈希运算后，存储的哈希值，二进制格式保存；
设备冗余
网关冗余
UPS冗余
二层环路导致的问题：
1，广播风暴 --- 广播帧在二层环路中会形成顺时针和逆时针转动的两层环路，并且无限循环，最终导致设备宕机，网络瘫痪
2，MAC地址表的翻摆（MAC地址表的漂移） --- 同一个数据帧，顺时针接收后将记录MAC地址及接口在对应信息，之后，逆时针还会再更改一遍，如此循环，导致MAC地址表内容一直再翻滚。
3，同一数据帧的重复拷贝
STP
STP --- 生成树协议 --- 是一种工作在OSI网络模型中第二层(数据链路层)的通信协议，是一种由交换机运行的，基本应用是防止交换机冗余链路产生的环路，用于确保以太网中无环路的逻辑拓扑结构，从而避免了广播风暴，大量占用交换机的资源
生成树
生成树 --- 在二层交换网络中，编辑上阻塞部分的接口，实现从根交换机到所有节点位移的且最短的路径，生成一个没有环路的树形拓扑，当最佳路径出现故障时，则可以打开个别阻塞的端口，形成备份路径
最短生成树协议
802.1D --- 由IEEE组织颁布的共有协议 -- 标准的STP协议
PVST/PVST+(CISCO) --- 思科根据标准的STP研发的私有的生成树协议
RSTP --- 快速生成树 --- 802.1W
MSTP --- 多生成树协议 --- 802.1S
802.1D生成树协议
STP使用的数据包 --- BPDU --- B --- Bridge
PDU --- 协议数据单元 --- 交换机间沟通互动收发的数据
配置BPDU的工作过程
所有交换机刚启动，所有接口都激活STP，一开始，并不知道谁是根，则所有设备都将判定自己为根网桥，从字节的所有激活了STP的接口发送配置BPDU，则其中将包含本机参数。之后，所有设备都交换参数后，将根据参数数值进行选举，之后，将选举出一个真正的根网桥。之后，只有根网桥将周期的发送配置 BPDU，而其他非根网桥只能在接受到根网桥发送的BPDU后进行转发。（转发时可以修改其中的参数。） --- 发送周期为2S，MAX AGE --- 20S。
BPDU的数据包
协议版本ID ---- 标准的802.1D生成树协议 --- 0
802.1W（RSTP） ---- 2
802.1S（MSTP） ---- 3
标记 --- 8位 --- 在802.1D当中，只应用了最高位（TCA --- 拓扑变更确认标记）和最低位（TC --- 拓扑变更标记），中间6位为保留。
网桥ID --- BID --- 网桥指交换机，因为最终需要整个交换网络生成一个树形拓扑，所以，需要对每一个交换设备进行身份标识，则使用BID来完成区分和标定。 ---- （一个交换网络生成一棵树是802.1D的做法）
根网桥ID --- RID --- 为根网桥的BID。
8个字节 --- 优先级（2个字节） + MAC地址（6个字节）
如果一台交换机存在多个MAC地址时，则将选择所有MAC地址中数值最小的作为桥ID中的MAC地址
根路径开销 --- RPC --- 表示的是发送BPDU的交换设备到达根网桥的开销大小。
接口ID --- PID --- 发送该BPDU接口的身份标识
2个字节 --- 优先级（4位） + 接口的标识（12位）
注意：
以上四个参数都将参与STP生成树的结构选举。
消息寿命 --- 它存在一个最大跳数（MAX-HOP），这个值默认位20，即如果一个BPDU他的消息寿命超过20时，则接受的设备将不再处理该BPD
TCN BPDU
TCN BPDU --- 只包含配置BPDU中前三个参数。
TCN BPDU --- 本地交换链路故障后，STP将重新收敛，为了加快刷新交互机的MAC地址表，将向本地所有STP接口发送那个TCN BPDU，邻居交换机收到TCN BPDU后将回复 一个TCA位置1的配置BPDU，用于可靠性传出，之后将TCN BPDU逐级转发到根网桥处，由根网桥下发TC标记位置1的配置BPDU，逐级下发给所有的交换机，所有交换机在收到后将临时的将300S的MAC地址老化时间改为15S
根网桥 --- RB
根端口 --- RP
指定端口 --- DP
非指定端口 --- NDP
1，选举根网桥 --- 802.1D当中，一个交换网络有且仅有一台根网桥
选举方法 --- 比较配置BPDU中的BID
8个字节 --- 优先级（2个字节） + MAC地址（6个字节）
先比较优先级，优先级越小越优 ---- 0 - 65535，实际取值范围为0 - 61440，默认取值为32768。
这个优先级，实际只使用了前4位。后面12位被称为扩展系统ID。因为只使用了四位，每一位代表4096。在修改优先级时，也必须按照4096的倍数来进行修改。
如果优先级相同，则将比较MAC地址，取MAC地址数值最小的当根网桥。
2，选举根端口 --- 每一台非根网桥上，有且仅有一个，离根网桥最近的接口，用来接受来自根网桥发送的配置BPDU，不能被阻塞。
注意：
华为设备支持以上三种RPC的评判标准，默认选择的是802.1t中定义的标准。
[Huawei]stp pathcost-standard ? --- 修改接口开销值遵循的标准 dot1d-1998 IEEE 802.1D-1998 dot1t IEEE 802.1T legacy Legacy [Huawei-GigabitEthernet0/0/1]stp cost ? --- 自定义接口开销值 INTEGER<1-200000000> Port path cost1，比较入向的配置BPDU的开销值，选择最小的接口作为根端口。
2，如果存在多个接口入向开销相同时，则将会对比对端设备的BID，选择BID小的设备所对应的接口作为根端口。
3，如果存在对端设备的BID也相同的情况时，则将比较对端的PID，PID小的端口所对应的端口为根端口。
2个字节 --- 优先级（4位） + 接口的标识（12位）
优先级每一位代表16，则其取值范围 0 - 240，默认取值为128。所以，在修改优先级的时候，必须按照16的倍数来进行修改。优先级越小越优。
优先级相同，则比较接口编号，接口编号也是越小越优。
4，如果对端的PID也相同，则将比较本地的PID，取本地PID小的作为根端口
3，选举指定端口 --- 在每条链路上有且仅有一个端口作为指定端口，用于转发根网桥发送的配置BPDU，不能被阻塞
首先，根网桥所有的端口都是指定端口
其次，所有存在根端口的链路，则其对端端口必然指定接口
1，比较端口发出根网桥的BPDU的RPC值
2，比较本地的BID值，BID值小的所对应的端口为指定端口。
3，当本地BID也相同时，则将比较本地PID，取本地PID小的作为指定端口。
4，如果本地PID也相同，则将直接堵塞该接口
4，非指定端口 --- 剩余没有角色的端口均为非指定端口，则需要进行逻辑堵塞。
STP接口状态
禁用 --- 1，接口关闭情况下；2，接口禁用生成树协议
阻塞 --- 生成树协议激活接口后进入的第一个状态。该状态下，接口只能侦听BPDU，不能转发BPDU和业务帧，也不能学习MAC地址
一开始所有接口都进入阻塞状态，则都不发送配置BPDU，这样，所有接口都侦听不到BPDU，则20S老化时间后将进入下一个阶段。
侦听 --- STP角色选举阶段，这个状态下可以收发BPDU，但是不能转发业务数据，也不能学习MAC地址。
这个状态下不允许转发业务数据，主要是因为为了防止在角色没有完全选出来时，可能出现临时环路，导致业务流量入环。
侦听状态需要停留一个转发延迟时间，默认为15S，这个时间就是用来选举的时间。即使，角色选举提前结束，也需要等到时间到达再进入下一个状态。
角色选举完成后，不是所有的接口都进入下一个学习状态，而是根端口和指定端口可以继续进行，非指定端口则将退回到阻塞状态。
学习 --- 该状态需要停留15S，只学习业务数据帧中的MAC地址，但是不进行转发。
其目的在于减少在MAC地址没有记录时，未知单播泛洪操作。
转发 --- 可以正常的接受发送BPDU及业务数据
802.1D收敛时间
收敛时间 --- 50S
结构突变 ---
1，根网桥故障：50S
2，直连链路故障：30S
3，非直连发生故障：50S
802.1D生成树协议的缺陷：
1，收敛速度慢
2，链路利用率低
PVST 基于VLAN的生成树协议
PVST --- 基于VLAN的生成树协议 --- 一个VLAN一棵树 --- PVST的问题是如果交换网络中存在大量VLAN时，则需要大量树，每棵树都需要通过配置BPDU来来维护树形结构，则造成资源占用过大。
STP的配置
[sw1]stp mode ? --- 修改STP选择的协议版本 --- 华为设备默认选择的是MSTP协议 mstp Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP) mode rstp Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) mode stp Spanning Tree Protocol (STP) mode [sw1]stp mode stp [sw1]stp enable --- 华为设备默认激活了STP，所以，这一步可以不用写[sw6]display stp --- 查看STP信息
[sw3]display stp brief --- 查看STP接口的角色和状态信息[sw5]stp priority 28672 --- 修改优先级的命令，必须按照4096的倍数来修改注意：STP根网桥的选举是抢占模式的
[sw6-GigabitEthernet0/0/1]stp port priority ? --- 修改接口优先级的命令，必须按照16的倍数来进行修改 INTEGER<0-240> Port priority, in steps of 16 [sw1]stp root primary --- 将一台交换机设置成为根网桥 ---- 实质上是将该设备的BID中的优先级修改为0。 [sw2]stp root secondary --- 将一台交换机设置成为备份根网桥 ---- 实质上是将该设备的BID中的优先级修改为4096。