📘 生成树协议（STP/RSTP/MSTP）

✅ 一、生成树协议背景与必要性

🌐 为什么需要生成树？

• 二层冗余网络中会形成环路，引发：

  • 广播风暴（Broadcast Storm）
  • MAC地址漂移（MAC Flapping）
  • 帧循环转发导致设备负载异常

• STP 的作用：

  • 动态检测网络环路
  • 选举端口进行阻塞，形成无环树型结构
  • 网络发生变化后自动重新计算拓扑

✅ 二、STP核心概念与组成要素

📍 Bridge ID（BID）

• 每台交换机的唯一标识，格式：桥优先级（16bit）+ MAC地址（48bit）
• 数值最小者成为根桥（Root Bridge）

📍 Cost（开销）

• 接口到根桥的路径代价，速率越高 Cost 越小
• 支持三种计算标准（IEEE 1998、IEEE 2001、华为推荐值）

📍 RPC（Root Path Cost）

• 路径总Cost累加值，用于比较最佳路径

📍 Port ID（接口ID）

• 结构：4bit 优先级 + 12bit 接口号

📍 BPDU（桥协议数据单元）

• 配置BPDU：用于拓扑发现与端口角色选举
• TCN BPDU：用于通知拓扑变化

✅ 三、STP拓扑计算过程

📘 步骤如下：

1. 选举根桥（BID最小）
2. 每台非根桥选举根端口（Root Port）
3. 每条链路上选出指定端口（Designated Port）
4. 非根/非指定端口 → 阻塞状态

📐 比较BPDU规则：

1. 根桥ID最小
2. 根路径开销最小
3. 网桥ID最小
4. 接口ID最小

✅ 四、STP接口五种状态迁移流程

典型收敛时间：30~50秒

✅ 五、RSTP（快速生成树协议）改进点

✅ 六、MSTP与VBST（多生成树）

🔁 MSTP（IEEE 802.1s）

• 多实例、多VLAN映射，实现流量负载均衡与快速收敛
• 每棵生成树实例MSTI独立维护拓扑
• 不同VLAN → 映射到不同实例

🔀 VBST（华为私有增强）

• 每个VLAN一棵生成树，适合大规模园区负载均衡需求

✅ 七、生成树基础配置命令（Huawei）

# 设置为根桥
[Huawei] stp root primary

# 设置为备份根桥
[Huawei] stp root secondary

# 设置优先级（越小越优先）
[Huawei] stp priority 0

# 配置路径开销计算标准
[Huawei] stp pathcost-standard dot1t

# 设置接口开销
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] stp cost 200

# 启用STP
[Huawei] stp enable

✅ 八、典型案例分析

📋 案例1：配置三台交换机STP消除环路

• SW1设为根桥（优先级0）
• SW3阻塞端口 GE0/0/22

[SW1] stp mode stp
[SW1] stp enable
[SW1] stp priority 0

[SW2] stp priority 4096
[SW3] display stp brief

结果：SW3对应端口状态显示 ALTE DISCARDING，即被阻塞。

✅ 九、补充知识点

💥 拓扑变化带来的MAC表错误

• 由于STP收敛慢，可能导致通信失败
• TCN BPDU通过触发刷新 MAC 表解决

⚠ STP缺陷

• 所有VLAN共用一棵树，无法负载均衡

✅ 十、本章总结

以下是基于《第9章 生成树协议（STP/RSTP/MSTP）》整理的配套章节练习题（含答案与解析），涵盖选择题、判断题、简答题与图解题，适用于考试复习与实操训练。

🧪 第9章：生成树协议 配套练习题

✅ 一、选择题（每题2分）

1. STP 协议的主要作用是：
   A. 限制广播帧发送范围
   B. 防止数据包丢失
   C. 防止二层网络环路
   D. 加快链路收敛速度
   ✅ **答案：C**

2. 生成树中，用于标识一台交换机身份的字段是：
   A. MAC地址
   B. IP地址
   C. Bridge ID
   D. Port ID
   ✅ **答案：C**

3. 在STP收敛过程中，最终负责转发数据帧的端口是：
   A. Root Port
   B. Designated Port
   C. Backup Port
   D. Disabled Port
   ✅ **答案：B**

4. RSTP中，以下哪项属于新增端口角色：
   A. 根端口
   B. 替代端口（Alternate）
   C. 指定端口
   D. 非指定端口
   ✅ **答案：B**

5. 默认情况下，Bridge ID的优先级值是：
   A. 0
   B. 1
   C. 32768
   D. 4096
   ✅ **答案：C**

✅ 二、判断题（每题1分）

1.（✔）STP协议可以自动阻断冗余链路以防止环路。
2.（✘）所有端口默认处于Forwarding状态。
3.（✔）根桥的Root Path Cost为0。
4.（✔）RSTP支持边缘端口直接进入Forwarding状态。
5.（✘）RSTP仍然保留STP的五个状态。

✅ 三、简答题（每题5分）

1. 简述生成树协议的核心计算步骤。
   参考答案：

   • 选举根桥（BID最小者）
   • 每台非根桥选出一条到根桥的最短路径 → 根端口
   • 每条链路上选择唯一的指定端口 → 提供转发路径
   • 其余端口转入阻塞状态避免环路

2. 请说明RSTP相比STP有哪些主要优势？
   参考答案：

   • 提高网络收敛速度
   • 引入新的端口角色（替代、备份端口）
   • 三种状态简化（Discarding / Learning / Forwarding）
   • 支持边缘端口配置（Edge Port）

✅ 四、图解题（每题10分）

题目：

请参考下图拓扑，回答以下问题：

     [SW1]
     /   \
  GE0/0/1 GE0/0/2
   /           \
[SW2]——GE0/0/3——[SW3]

1. 若SW1为根桥，请判断：

   • SW2 和 SW3 哪个端口将成为根端口？
   • 哪个端口将进入阻塞状态？

2. 请说明阻塞端口的选择依据。

参考答案：

• SW2 的 GE0/0/1、SW3 的 GE0/0/2 将成为根端口；
• SW3 的 GE0/0/3（与SW2相连）将进入阻塞状态；
• 阻塞依据：该链路上SW3与SW2都不是根桥，比较BID、RPC、Port ID 后SW3被选为阻塞端口以消除环路。