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1、STP生成树的技术背景

在网络拓扑组建过程中，二层网络使用交换机组网。而交换机的工作机制（泛洪）会导致多台设备连接组网，产生环路问题。

如果出现了环路，会导致“广播风暴、MAC地址漂移”等问题。

二层网络没有类似于IP、TTL的防环机制，环路问题将无休止进行。

生成树是二层网络的破坏协议。

实验，关闭生成树功能后一个ARP报文会导致二层交换机间的广播风暴吗？

[Huawei]stp disable #关闭生成树功能

[Huawei]stp enable  #开启生成树功能

2、STP生成树的基本概念和工作原理

2.1、STP的基本概念：桥ID，BID

在STP中，每一台交换机都有一个标示符，叫做桥ID（Bridge ID），也成为交换机ID。

根桥的BID也称为RID;

非根桥的BID就是BID。

它由16位的优先级和48位的MAC地址组成：桥优先级（Bridge Priority）16 bit  +   桥MAC地址 48bit；

2.1.1、桥优先级16bit是可以配置的

因为其后12bit为固定值全0，所以只能调整前4bit：

A1、取值范围是 0 ~ 65535，默认值是 32768；

A2、可以修改但是其值必须为4096的倍数：

A2.1、为什么必须是4096的倍数？

思路1：优先级中后12bit被锁死为0，只有前4个bit可用，所以只能用4096的倍数。

思路2：将优先级16bit转为2进制，得出 0000 0000 0000 0000 。其中：

后12个bit不能变化，0000 0000 0000 0000；

前4个bit一但发生变化，如 0001 0000 0000 0000，转换为10进制就是 2^13=8,192 = 4096 * 2。就是说，二进制下默认从2^12被固定（2^12=4,096 ），只能从2^13开始变化，所以一定是4096的倍数。

思路3：那么按照这个逻辑，默认值2^15=32,768，即 0100 0000 0000 0000。

A3、关于优先级16bit --- 2字节的算法解读

[Huawei]stp priority ?  #系统优先级值配置，默认为32768

  INTEGER<0-61440>  Bridge priority, in steps of 4096

2.2.2、桥ID比较

优先级高的设备（数值越小越优先）会被选为根桥，如果优先级相同则比较MAC地址（数值越小越优先）。

2.2、STP的基本概念：根桥

就是根交换机，它是：

A1、生成树运行的重要设备；

A2、在一个系统的生成树中，只存在一个根桥；

A3、桥ID最小的设备会被选举为根桥。

2.3、STP的基本概念：Cost（开销）

每一个激活了STP的接口都维护着一个Cost值，接口的Cost主要用于计算根路径开销，也就是到达根的开销。

该cost值和接口带宽呈反比的关系，接口带宽越大，则Cost值越小。

Cost还与接口的速率、工作模式有关（默认的工作模式为Dot1T）

交换机千兆接口默认的开销值为20000；

交换机百兆接口默认的开销值为200000。

[Huawei]dis stp interface GigabitEthernet 0/0/2  #查看接口STP的相关信息

用户也可以根据需要通过命令调整接口的Cost。

方法1：修改计算标准

如果改变了计算标准，则每一台相关设备都要修改，统一标准。

[Huawei]stp pathcost-standard ?  #修改STP开销计算标准

  dot1d-1998  IEEE 802.1D-1998

  dot1t       IEEE 802.1T

  legacy      Legacy

方法2：直接设置开销

[Huawei]int gi 0/0/2

[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]stp cost 150  #修改STP开销值

2.4、STP的基本概念：RPC

根路径开销，每一个非根桥设备，都要计算到达根桥的路径开销。

计算的路径开销是叠加的，一台设备从某个接口到达根桥的RPC等于从根桥到该设备沿途所有入方向接口的Cost累加。

根桥的路径开销为0。

2.5、STP的基本概念：Port ID（PID / 端口ID）

每一个运行了STP的接口都会存在一个PID：

A1、ID由两部分构成的：端口优先级（4bit） + 端口编号（12bit）；

A2、端口优先级会借用端口编号的高4位bit，所以优先级值的取值是16的倍数，其取值范围是0~240。

A2.1、解释如下，ID构成是这样的：

端口优先级      端口编号(GE0/0/0)

    0000              0000 0000 0000

A2.2、优先级借高位后是这样的：

端口优先级      端口编号(GE0/0/0)

0000 0000                  0000 0000

其中，被借走的4个高位为0不变，所以优先级的步长是从2^4=16 开始的，最大的范围是从2^5到2^8+2^7+2^6+2^5，32~240

[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]stp port priority ?

  INTEGER<0-240>  Port priority, in steps of 16

A3、端口优先级值在计算时，按照端口优先级8bit，接口编号8bit来分割计算。

通过抓包，得到GE 0/0/2口的优先级值为8002：

其二进制转码为：

                   优先级     端口编号  

二进制：1000 0000 | 0000 0010

十进制：128            | 2              

[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]dis stp interface GigabitEthernet 0/0/2

查到其优先级如下：

业务接口编号规则：

业务接口的编号规则如下

设备采用“槽位号/子卡号/接口序号”的编号规则来定义业务接口，

槽位号：表示单板所在的槽位号。

子卡号：表示单板支持的子卡号，目前单板暂不支持子卡，统一取值为0。

接口序号：表示单板上各接口的编排顺序号。

GigabitEthernet 0/0/1中的：

槽位号/交换机板块/接口号

    0   /        0       /    1

2.6、STP的基本概念：BPDU

BPDU（Bridge Protocol Data Unit，网桥协议数据单元）。

STP协议工作的协议报文分为两类：

A1、配置BPDU：STP正常工作交互的报文。

        TC 配置 BPDU；

        TCA 配置 BPDU。

A2、TCN BPDU：STP故障情况下交互的报文。