06.《STP 基础原理与配置详解》

STP（生成树协议）

STP基本介绍

作用：在二层网络中，防止环路问题（可以实现多链路之间的路径备份）

原理：通过将多条链路中的某个或者某些接口进行逻辑上阻塞（阻塞不代表设备接口故障，而是不转发业务数据），选择一条最优路径转发业务数据，从而避免环路。

STP 的核心思路：“阻塞冗余链路，保留最优路径”。

二层环路的危害

1. 广播风暴：在设备之间发送大量广播报文，使其在网络中无限循环，占用带宽，导致网络瘫痪。
2. 重复帧：在设备直接出现大量相同数据帧，使其同一数据帧被多次接收，造成数据重复和处理负担。
3. MAC 地址漂移：同一 MAC 地址从不同端口学习到，导致 MAC 表不稳定。

判断环路现象：交换机所有接口指示灯频繁闪烁。可通过逐一拔插网线的方式定位环路链路。

STP的版本分类

版本	标准	特点
STP	IEEE 802.1D	标准生成树，收敛慢（约30秒）
RSTP	IEEE 802.1W	快速生成树，收敛速度快
MSTP	IEEE 802.1S	多实例生成树，华为设备默认使用

修改STP命令

[SW1]stp mode ?  mstp  Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP) mode  rstp  Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) mode  stp   Spanning Tree Protocol (STP) mode

验证：(默认状态为STP)

STP的关键报文

STP 设备之间通过 BPDU （Bridge Protocol Data Unit，桥协议数据单元）报文交换信息，就像网络中的 “通信协议”。

BCDU报文基本格式

参考华为视图:

部分字段说明：

• 配置 BPDU（0x00）：由根桥发送，用于选举网络中的关键角色（根桥、根端口、指定端口）。
• TCN BPDU（0x80）：拓扑变化通知报文，当网络结构发生变化（如链路故障）时发送。
• Flags：网络拓扑变化标志，最低为=TC，最高位=TCA。
• Root Identifier：根桥的 ID（优先级 + MAC 地址）。
• Root Path Cost：本端口到根桥的累计路径开销（类似 “距离”）。
• Bridge Identifier：发送该报文的交换机的 ID。
• Port Identifier：发送该报文的端口 ID（优先级 + 端口编号）。
• Mseeage Age：该BPDU的消息年龄，配置BPDU每经过一台交换机，消息年龄加1，最多20台
• MAX Age：BPDU 的最大存活时间（默认 20 秒）。
• Hello Time：发送 BPDU 的时间间隔（默认 2 秒）。
• Forward Delay：侦听和学习状态的持续时间（默认 15 秒）。

抓包解析:

STP选举三要素

实验案例

实验拓扑

实验流程

1. 选举根桥（整个网络中唯一的 “核心交换机”）；
2. 非根桥交换机选举根端口（离根桥最近的端口）；
3. 每条链路选举指定端口（负责转发数据到下一级的端口）；
4. 剩余未被选中的端口被设置为阻塞状态，实现无环网络。

实验流程详解

1、根桥（Root Bridge）选举

• 在一个二层网络中，最优的交换机就是根桥（Root），选举一个根桥。

• 所有交换机都是STP的桥，每个交换机有一个桥ID（Bridge ID），由系统优先级 + MAC 地址组成。

• 系统优先级默认为 32768，步长为 4096，范围 0–61440。

• 选举规则：桥ID数值越小越优先（先比优先级，再比 MAC 地址）。

查看交换机mac地址：Dis int g0/0/1（缩写）

强制设置某交换机为根桥：(SW2为例)

修改stp的优先级：stp priority 4096

[SW2]stp priority 4096

2.根端口（Root Port，RP）选举

• 每台非根桥交换机有且只有一个根端口，用于接收来自根桥的最优 BPDU。
• 端口ID = 端口优先级（默认128，步长16，范围0–240） + 端口编号。
• 每一台非根桥交换机选举且选举一个RP端口。

RP选举规则(按顺序比较)：

1.端口累计到达根桥开销之和比小(默认STP一条链路开销20000

2.发送BPDU的交换机桥ID数值比小

3.发送BPDU的交换机端口ID数值比小

4.设备本地端口ID数值比小

3、指定端口（Designated Port, DP）选举

• 交换机每一个端口都拥有端口ID。

• 端口ID = 端口优先级（默认128，步长16，范围0–240） + 端口编号。

• 用于转发最优的BPDU。

• 根桥上的所有接口都是DP。

• 交换机（桥）之间的每一条链路选举一个DP。

DP选举规则：（与RP选举规则一致）

①端口累计到达根桥开销之和比小(默认STP一条链路开销20000)。

②发送BPDU的交换机桥ID数值比小。

③发送BPDU的交换机端口ID数值比小。

STP端口5个状态：

状态	说明
Disabled(禁用)	端口未启用或物理关闭
Blocking(阻塞)	不转发数据，接收 BPDU
Listening(侦听)	不转发数据，接收并发送 BPDU，参与拓扑计算
Learning(学习)	不转发数据，开始学习 MAC 地址
Forwarding(转发)	正常转发数据帧

华为文档图例：

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