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一、前言：生成树协议(STP)
计算机网络中，我们为了减少网络故障导致无法正常通信的问题，通常会增加冗余设备作为备用，形成冗余拓扑。但是也增加了冗余链路，这样却会引起交换环路，造成通信消息循环发送。交换环路会带来三个问题：广播风暴、同一帧的多个拷贝、交换机 CAM 表不稳定。
所以，STP(生成树协议，Spanning Tree Protocol)就是解决冗余拓扑出现的问题。STP 基本思路是阻断一些交换机接口，构建一棵没有环路的转发树，让具有冗余结构的网络在故障时自动调整网络的数据转发路径。STP 利用 BPDU(Bridge Protocol Data Unit)和其他交换机进行通信，从而确定哪个交换机该阻断哪个接口。
为了在网络中形成一个没有环路的拓扑，网络中的交换机要进行以下三个步骤，BPDU 中的几个关键字段：选举根桥、选取根口、选取指定口。这些步骤中，作为根桥的交换机取决于以下因素（按顺序进行）：
（1） 最低的根桥 ID；
（2） 最低的根路径代价；
（3） 最低发送者桥 ID；
（4） 最低发送者端口 ID。
现在了解基本的STP知识之后，下面将开始通过实验感受STP的实际应用场景。
软件平台：Cisco Packet Tracer
综合实践题目：STP.pka已经上传到CSDN，可下载实践练习。
二、CISCO交换机STP命令汇总
| 命令 | 作用 |
| show spanning-tree | 查看 STP 树信息 |
| spanning-tree vlan 1 priority 4096 | 配置 VLAN1 的桥优先级 |
| spanning-tree portfast | 配置接口为 portfast，当有设备接入时立即进入转发状态 |
| spanning-tree uplinkfast | 配置 uplinkfast 特性 |
| spanning-tree backbonefast | 配置 backbonefast 特性 |
| spanning-tree mode rapid-pvst | 把 STP 的运行模式设为 RSTP+PVST |
| spanning-tree link-type point-to-point | 把接口的链路类型改为点对点 |
| spanning-tree mode mst | 把生成树的模式改为 MST |
| spanning-tree mst configuration | 进入 MST 的配置模式 |
| name TEST-MST | 命名 MST 的名字 |
| revision 1 | 配置 MST 的 revision 号 |
| instance 1 vlan 1-2 | 把 VLAN 1 和 VLAN 2 的生成树映射到实例 1 |
| spanning-tree guard root | 在接口上配置 root guard 特性 |
| spanning-tree bpduguard enable | 在接口上配置 bpduguard 特性 |
第一条命令在特权模式（enable）下执行，其他都是在配置模式（configure terminal）下。
这次实验只涉及到第1、2条命令，为基础运用。
show spanning-tree
如下，可以看到交换机生成树具体信息，分为两部分：根ID 和 桥ID.
Priority：优先级（参数范围：<0-61440>）
Address：交换机的Mac地址
Hello Time：发送消息时间间隔
三、运用STP搭建简单拓扑
下面是一个最简单的冗余拓扑，可以看到，箭头所指位置是不通的，这就是生成树协议的作用，它阻塞了一条链路，避免形成交换环路。
现在我们看一下Switch0的STP情况：
Switch1的STP情况：
Switch0的f0/2接口阻塞，Switch0不是作为根桥。未进行配置默认情况下，结果如图所示。
那么，现在要将S0设置为根桥了，手动进行配置。操作就是将Priority设置为4096，前面提到BPDU决定根桥的因素之一。
命令：
spanning-tree vlan 1 priority 4096
将S0优先级设置之后，根桥变为S0，这时以S0向网络发送数据包。
四、实战：STP综合实验
综合实践题目：STP.pka已经上传到CSDN，可下载实践练习。
这道题目上来就是IP地址分配，也许这是一个难点，而生成树协议我们前面看到的只需一行配置搞定，相对简单。
题目只给出IP地址空间为：10.1.1.0/24 ，这是关键突破口！
VLAN名称、vlan号和所需主机IP地址对应如下：
| VLAN号 | 名称 | 所需IP地址数 |
| vlan 5 | Management&Native | 10 |
| vlan 15 | Production | 100 |
| vlan 25 | Staff | 50 |
| vlan 35 | Guest | 20 |
给定地址空间10.1.1.0/24，根据IP地址数量，从多到少进行分配。
| IP地址数 | 主机位数 | 可用IP地址数 | 分配网段（子网掩码） |
| 100 | 7位 | 126 | 10.1.1.128/25 |
| 50 | 6位 | 62 | 10.1.1.192/26 |
| 20 | 5位 | 30 | 10.1.1.224/27 |
| 10 | 4位 | 14 | 10.1.1.240/28 |
问题来了，虽然得到了VLAN的网段，满足IP地址数量要求，但是题目完全没给出具体IP配置说明！
经过一段时间的探索，终于找到完全正确的地址分配，为每个设备配置IP、默认网关、子网掩码。具体配置就是，默认网关为取各自网段的可用IP第一个，PC、交换机Vlan的IP地址取可用IP地址的第二个。
如果理解还是不清楚，直接用下面我配置好的各设备地址表。
现在解决了题目关键部分，后续就简单了，直接按任务配置就可以。
其中，遇到一个任务：配置Vlan的默认网关，之前没配置过，所以学习了一条配置命令。
交换机配置默认网关命令：
ip default-gateway 10.1.1.255
完成任务过程，可以边查看进度情况，这是Cisco实验练习题目的一个优点，可以实时检查完成进度。完成率应该为 100%。若不是，则单击 Check Results（检查结果），了解哪些必需的组件尚未完成。
五、结语
STP(生成树协议，Spanning Tree Protocol)就是解决冗余拓扑出现的问题。STP 基本思路是阻断一些交换机接口，构建一棵没有环路的转发树，让具有冗余结构的网络在故障时自动调整网络的数据转发路径。本篇记录学习计算机网络重点知识：生成树协议(STP)，详细步骤将从认识到实践，使用Cisco Packet Tracer 完成STP综合练习。同时，也更实际地学习IP地址分配，加深对IP地址的理解和应用。
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