交换机生成树(交换机生成树原理)

交换机内的生成树算法（STA）使你可以创建一条备用链路（当网络中存在多台交换机时）。在主链路正常工作时，备用链路处于空闲状态（不工作）；只有在主链路出现问题时，备用链路才不需要任何人工干预自动地接替主链路。这种自动重构的功能，使得网络上的用户能够最大限度地与网络保持正常的连接。生成树算法较复杂，所以，建议最好在充分研究理解其之后，再更改其一些设置。请仔细阅读并理解下述内容之后，再去更改交换机上的生成树的默认设置。 网络环路的侦测和预防（Networkloopdetectionandprevention）：任何两个局域网之间应该只有一条路径，否则，网络中将出现环路。如果存在着多于一条的路径，那么生成树算法将会侦测到环路的发生，并自动选择开销值（cost）最低的那条路径作为可使用的路径（主链路），而阻断其它路径，将它们作为备用路径（备用链路）。自动拓扑重构（Automatictopologyre-configuration）：当主链路出现故障时，生成树算法将自动启用备用链路，重构网络结构。生成树的级别（STAOperationLevels）生成树有两种工作级别：桥级别（bridgelevel）和端口级别（portlevel）。在桥一级上，生成树算法为每台交换机计算桥的标志级数（BridgeIdentifier），然后设定根桥（RootBridge）和指定桥（DesignatedBridges）。而在端口一级上，生成树算法设定根端口（RootPort）和指定端口（DesignatedPorts）。详述如下：在桥一级上（OntheBridgeLevel）：根桥（RootBridge）：具有最小桥标志级数的（lowestBridgeIdentifier）交换机是根桥（RootBridge）。当然，你希望根桥是环路中所有交换机当中最好的一台（交换机），以保证能够提供最好的网络性能和可靠性。桥标志级数（BridgeIdentifier）：桥标志级数是桥的优先级（BridgePriority）和交换机的MAC地址的综合数值，其中桥的优先级（BridgePriority）是一个你可以设定的参数。例如，“40080C8000100”中的“4”是桥的优先级，“0080C8000100”是交换机的MAC地址。交换机的桥标志级数越低，则交换机的优先级越高，这样可以增加其成为根桥的可能性。指定桥（DesignatedBridge）：在每个网段中，到根桥（RootBridge）的路径开销最低的（lowestRootPathCost）桥将成为指定桥（DesignatedBridge），数据包将通过它转发到网段。一旦所有的交换机具有相同的根路径开销（RootPathCost），那么具有最低的桥标志级数的（lowestBridgeIdentifier）交换机才会被定为指定桥（DesignatedBridge）。根路径开销（RootPathCost）：一台交换机的根路径开销（RootPathCost）是根端口（RootPort）的路径开销（PathCost）与数据包经过的所有交换机的根路径开销（RootPathCost）之和。根桥（RootBridge）的根路径开销（RootPathCost）是零。桥的优先级（BridgePriority）：是一个用户可以设定的参数。设定的值越小，优先级越高。交换机具有越高的优先级，才越有可能成为根桥。在端口一级上（OnthePortLevel）：根端口（RootPort）：每台交换机都有一个根端口（RootPort），这个端口到根桥的路径开销最低。一旦多个端口具有相同的到根桥的路径开销时，那么具有最低的端口标志级别的才会成为根端口。指定端口（DesignatedPort）：指定端口就是指定桥（DesignatedBridge）上的端口。端口优先级（PortPriority）：数值越小，端口的优先级就越高。具有越高端口优先级，才越有可能成为根端口。路径开销（PathCost）：这是一个可变的参数，它将随着生成树中的设定值的变化而变化。依据STA的默认参数值，每个1000Mbps网段有一个指定的路径开销值为4，100Mbps网段的路径开销值19，10Mbps网段的路径开销值100.生成树参数（STAParameters）生成树的参数用户可以根据自己的需要进行修改，但是建议最好使用出厂时的默认设置。除非确实需要对出厂设置值进行变动时，再去改动默认值。用户可以改动的生成树参数有如下几个：桥优先级（BridgePriority）：数值范围从0到65535.“0”的优先级最高。呼叫时间（BridgeHelloTime）：数值范围从1秒到10秒。是指根桥向其它所有交换机发出BPDU数据包的时间间隔，以告知其它所有交换机它是根桥。如果你的交换机还未是根桥时为其设置了呼叫时间，那么，一旦你的交换机成为根桥，该呼叫时间就会派上用处。注意：呼叫时间不能大于桥的最大老化时间（Max.Age），否则，将出现错误信息。最大的桥老化时间（BridgeMax.Age）：数值范围从6秒到40秒。如果在超出最大老化时间之后，还没有收到根桥发出的BPDU数据包，那么，在允许的条件下你的交换机将充当根桥向其它所有的交换机发出BPDU数据包。如果交换机确实具有最小的桥标志级数，那么，它将随之成为根桥。桥转发时延（BridgeForwardDelay）：数值范围从4秒到30秒。是指交换机的端口从阻塞状态转为转发状态所用的监听时间。当你欲变动生成树参数时，请一定记住下述公式：最大的桥老化时间≤2x（桥转发时延–1秒）即：Max.Age≤2x（ForwardDelay-1second）最大的桥老化时间≥2x（呼叫时间+1秒）即：Max.Age≥2x（HelloTime+1second）端口优先级（Port Priority）：数值范围从0到255.数值越小，那么该端口越可能成为根端口。

生成树协议英文名叫STP 在CISCO里启用的默认的是PVST，这个比标准的STP要好，因为PVST是基于VLAN的这里我说说配置：在全局模式输入：spanning-tree vlan 1 root primary给你解释一下，这里spanning-tree 是STP的关键字，VLAN 1 是指定的VLAN 号，ROOT PRIMARY 这里是配置为主根的意思，这一个命令一般是敲在核心层或汇聚层的交换机上的spanning-tree vlan 1 root secondy 这个是配置为从根， 这个命令一般也是敲在核心层或汇聚层的交换机上的，和主根一起使用，它的作用是，当主根崩了的时候，这个交换机就升级成了主根这样，主根就这会跑到接入层交换机出了，可以保护好主根spanning-tree uplinkfast这个是PVST的加快收敛速度三大特性之一，它的作用是本地端口快速切换为转发状态，一般给接入层交换机配置，注：千万不要给核心或汇聚层配置，原因很简单，我配置了，我老师打我头spanning-treeportfask 速端口，这个也是PVST的加快收敛速度三大特性之一，它的作用是，当你插入一个设备到一个没有启用的端口，那么这个端口马上进入转发状态好国，就和你说明这几点吧。同时想和你说，配置PVTP不难，就几个命令，但是学习PVST的理论你就会痛死的这里还想和你说说STP的另外的几个好用版本一个是RSTP 这个是IEEE提出来的，学名叫，快速生成树，它有一个最好的东东这P/A协商机制一个是MSTP 这个好像也是IEEE提出来的，学名叫，多生成树，它有域的慨念 说了这么多，希望对你有一点帮助

1、spanning-tree mode pvst ，就是启用基于VLAN的生成树模式,这是思科的独有用法,简单说就是一个VLAN一棵树,在一个网络里,不同的VLAN可以有不同的根桥,不同的阻塞端口等等,其主要目的是为了提高链路利用率（可以想象,如果所有VLAN都是同一棵树,必定有一部分线路处于完全的block状态）2、spanning-tree extend system-id，启用扩展SID,首先,每个生成树实例都有一个bridge-id,根据刚才PVST的解释,一个VLAN可以拥有一棵树,在老机器里,VLAN号只支持到1024,后来扩展到4096,而bridge-id自然也需要支持到这么多,就需要这个命令3、spanning-tree vlan 1-1000 priority 8192，设置某台交换机的VLAN号1-1000的生成树优先级为8192,优先级用于竞选根桥,越低越优先,默认情况下是32768,可以用这个命令更改这个数值,但是必须是4096的倍数。

交换机生成树协议基本原理 生成树协议的基本原理非常简单，自然界生长的树是不会出现环路的。如果网络也能够像一棵树一样的生长就不会出现环路。因此STP协议中定义了根桥(Root Bridge)、根端口(Root Port)、指定端口(Designated Port)、路径开销(Path Cost)等概念目的就在于通过构造一棵自然树的方法达到剪裁冗余环路的目的同时实现链路备份和路径最优化。为了实现这些功能交换机之间就必须进行一些信息交流这些信息交流单元成为配置消息BPDU(Bridge Protocol Data Unit)STP BPDU为二层报文数据区携带了用于生成树计算的所有有用信息所有支持STP协议的交换机都会接收并处理收到的BPDU报文。用于构造这棵树的算法称为生成树算法SPA(Spanning Tree Algorithm)STP的基本思想是生成“一棵树”树的根是称为根桥的交换机根据桥ID不同较优的交换机被选为根桥任意时刻只能有一个根桥。由根桥开始逐级形成一棵树根桥定时发送配置消息非根桥接收配置报文并转发如果某台交换机能够从两个以上的端口收到配置报文则说明从该交换机到根有不止一条路径便构成了循环回路从此交换机根据端口的配置选出一个端口并把其他的端口阻塞消除循环。当某个端口长时间不能接收到配置报文的时候交换机认为端口的配置超时网络拓扑可能已经改变此时重新计算网络拓扑重新生成一棵树。生成树协议的主要功能有两个：一是在利用生成树算法、在以太网络中，创建一个以某台交换机的某个端口为根的生成树，避免环路。 二是在以太网络拓扑发生变化时，通过生成树协议达到收敛保护的目的。
生成树的工作原理： 生成树协议的国际标准是IEEE802.1d。运行生成树算法的网桥/交换机在规定的间隔 （默认2秒）内通过网桥协议数据单元（BPDU）的组播帧与其他交换机交换配置信息 ，其工作的过程如下：· 通过比较网桥优先级选取根网桥（给定广播域内只有一个根网桥）。· 其余的非根网桥只有一个通向根交换机的端口称为根端口。· 每个网段只有一个转发端口。· 根交换机所有的连接端口均为转发端口。注意：生成树协议在交换机上一般是默认开启的，不经人工干预即可正常工作。但这种自动生成的方案可能导致数据传输的路径并非最优化。因此，可以通过人工设 置网桥优先级的方法影响生成树的生成结果。 生成树主要是用来避免环路的。

生成树即生成树协议——STP(SpanningTreepProtocol)能够提供路径冗余，使用STP可以使两个终端中只有一条有效路径。STP在大的网络中定义了一个树，并且迫使一定的备份路径处于备用状态。如果生成树中的网络一部分不可达，或者STP值变化了，生成树算法会重新计算生成树拓扑，并且通过启动备份路径来重新建立连接。
树形结构可以防止环路;
http://v.pps.tv/play_34RJVL.html#from_wlist 给你个视频看看，这个讲的挺好的。
避免环路的产生！