目錄
一、實驗原理
二、實驗拓撲
三、實驗步驟
四、實驗過程
總結
| 實驗難度 | 2 |
| 實驗複雜度 | 4 |
一、實驗原理
在說STP生成樹之前，我們得先來了解一下交換機的工作原理。交換機的工作狀态分為三個，轉發、泛洪、丢棄，那麼這三種狀态是如何出現的呢？轉發，當交換機從一個端口收到一個單點傳播資料幀，且交換機内部存在相應的MAC表項，那麼交換機就會把它從相應的接口轉發出去。泛洪，當交換機從一個端口接收到一個廣播幀，那麼交換機會直接把這個資料幀泛洪（除了接收資料幀的源端口，其他所有端口都會發送）出去。丢棄，交換機接收一個資料幀，發現目标MAC存在MAC表項中，但是相應的出接口就是這個資料幀的源端口，這時交換機就會把它丢棄。現在我們來說說交換機是如何進行工作的。當交換機從一個端口接收到一個資料單點傳播幀時，會查詢本機的MAC位址表是否存在這個幀的目标幀，若查不到就會進行泛洪操作（除了接收資料幀的源端口，其他所有端口都會發送），若查到了這個MAC位址，則會比較這個MAC位址表中關聯的端口是否為從交換機進入的端口，若是，交換機會直接丢棄；若不是，則将該資料幀按照MAC位址表中的端口進行轉發。若交換機收到一個廣播幀，那麼它會直接泛洪。下邊我畫一張圖來友善大家了解：
好，我們了解了交換機的工作原理，現在我們來看看交換機的工作原理會為我們帶來什麼問題。在工作中，我們為了提高網絡的容災能力，不得不進行二層鍊路的備援備份，交換機的網絡中會出現環路，但是這樣會出現三個很嚴重的後果。這三個嚴重的問題分别為廣播風暴、MAC位址不穩定、多幀重複。我們可以使用STP生成樹協定來阻止二層環路，STP（Spanning Tree Protocol）協定。STP的端口角色分為根端口、指定端口、非指定端口（也有稱阻塞端口的），STP的端口狀态有Disabled、Blocking、Listening、Learning、Forwarding五種狀态。
| 端口狀态 | 描述 |
| 去能（Disabled） | 端口處于關閉狀态，無法接收與發送任何幀 |
| 阻塞(Blocking) | 隻能接收STP幀，不能發送STP協定幀，不能轉發使用者資料幀 |
| 偵聽(Listening) | 可以接收與發送STP協定幀，但不能學習MAC位址，也不能轉發使用者資料幀 |
| 學習(learning) | 可以接收與發送STP協定幀，也可以學習MAC位址，但是不能轉發使用者資料幀 |
| 轉發(Forwarding) | 可以接收與發送STP協定幀，也可以學習MAC位址，同時也能轉發使用者資料幀 |
Path cost(路徑開銷):用于選舉根端口和指定端口。
相關選舉角色的特點：
1根橋：根橋是橋ID最低的網橋，在網絡中的所有交換機中選擇一個交換機作為根橋，成為網絡中所有端口的狀态都是依據根橋來做出判斷。
2根端口Root port ：一個交換機中到達根橋開銷最小的端口。根橋沒有根端口
3指定端口Designate port：除根端口外，到達根橋開銷最小的端口(在兩非根橋交換機中比較）
4阻塞端口block port：選不上根端口跟指定端口，該端口被阻塞。
為了選舉根橋，根端口，指定端口有以下的選舉原則：
1.選舉根網橋的條件：在每個廣播域中選舉一個根網橋，當根網橋選舉出來之後，其他沒有被選舉的交換機成為非根網橋。
方法：具有最小BID的交換機為根網橋。（首先比較優先級，優先級小的交換機為根網橋，如果優先級相同，那麼比較MAC位址，MAC位址小的為根網橋。）
2.選舉根端口的條件：要在每一個非根網橋上選舉一個根端口。
方法：a.比較路徑成本,該路徑成本指的是從非根網橋上的端口到達根網橋的累計路徑成本，如果非根網橋上有多個端口到達根網橋，具有到達根網橋路徑成本最低的端口為根端口；
b.如果路徑成本相同，比較橋ID。非根網橋上的端口連接配接根網橋上的橋ID的最小，那麼這個端口就是根端口；c.如果橋ID也相同，比較端口ID ，非根網橋上的端口連接配接根網橋上的哪個端口的PID最小，那個端口就是根端口。
3.選舉指定端口條件：在每個網段中選舉一個指定端口。
方法：1.如果你的交換機是根網橋，那麼根網橋上的所有端口都是指定端口。
2.當網段不直連根網橋的時候，a.比較路徑成本，該路徑成本是指從非根網橋的根端口到達根網橋的路徑累計成本，直連網段哪個非根網橋從其根端口到達根網橋的成本最小，那麼這個非根網橋直連該網段的另一個端口是指定端口。
如果成本相同，那麼比較橋ID，直連網段哪個非根網橋的橋ID最小，哪個非根網橋直連該網段的端口是指定端口。
注意：
1.橋ID由優先級（範圍0~65535）+MAC位址組成，預設情況下，所有交換機的優先級都為32768；
2.端口ID由端口優先級+端口号組成，端口優先級預設為128；
3.橋ID的作用是用于選舉根橋、根端口、指定端口；
4.使用不同的标準，開銷與速率的對應關系也是不一樣的，例如，華為裝置是采用802.1t标準的，它們開銷與速率對應關系如下：
| 端口速率 | 路徑 開銷（IEEE 802.1t标準） |
| 10Mbit/s | 2 000 000 |
| 100Mbit/s | 200 000 |
| 1Gbit/s | 20 000 |
| 10Gbit/s | 2 000 |
二、實驗拓撲
三、實驗步驟
1.搭建如圖所示的網絡拓撲；
2.配置交換機的名字，LSW1、LSW2、LSW3分别為SW1、SW2、SW3，啟用STP協定；
3.指定其它非根網橋中的一個為根網橋，另一個備份根網橋。
四、實驗過程
1.搭建如圖所示的網絡拓撲；
略。
2.配置交換機的名字，LSW1、LSW2、LSW3分别為SW1、SW2、SW3，啟用STP協定；
檢視端口角色與狀态 ：
在上述的結果中，我們可以得知，SW2是根網橋。
3.指定其它非根網橋中的一個為根網橋，另一個備份根網橋。
在這裡我們把SW3指定為根網橋，SW1為備份根網橋
效果：
注意事項：
除了可以直接指定哪台交換機為根網橋外，我們也可以使用其他的方式來操控，比如，直接使用指令stp priority priority修改優先級，優先級小的會成為根網橋，預設交換機的優先級都是一樣的32768。配置優先級時，它的小值為0，其他的數值都為4096的倍數，範圍為（0~61440）。若同時使用修改優先級與直接指定根網橋的方式來操控交換機，最後是以哪種方式來操控根網橋？答案是直接指定的方式。
代碼解析
[SW1]stp mode stp //啟用STP協定
[SW1]display stp brief //檢視STP協定的簡要資訊
[SW3]display stp //檢視STP的詳細資訊
[SW3]stp root primary //配置交換機為根網橋
[SW1]stp root secondary //配置交換機為備份根網橋