Cisco Packet Tracer 8.0 快速生成树协议配置

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生成树协议介绍

生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）是一种工作在OSI网络模型数据链路层的通信协议，其基本应用是防止交换机冗余链路产生的环路，确保以太网中无环路的逻辑拓扑结构，从而避免广播风暴并防止大量占用交换机的资源。

一、STP的工作原理

STP的工作原理是基于构造一棵自然树的方法，裁剪冗余环路，同时实现链路备份和路径最优化。这棵树的构造依赖于根桥（Root Bridge）、根端口（Root Port）、指定端口（Designated Port）和路径开销（Path Cost）等概念。STP通过传递一种特殊的协议报文，即网桥协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit，BPDU），来确定网络的拓扑结构。BPDU有两种类型：配置BPDU（Configuration BPDU）和TCN BPDU（Topology Change Notification BPDU）。前者用于计算无环的生成树，后者用于在二层网络拓扑发生变化时产生，用来缩短MAC表项的刷新时间。

二、STP的选举过程

1. 选择根网桥：选择根网桥的依据是网桥ID（Bridge ID），网桥ID由网桥优先级和网桥MAC地址组成。网桥优先级是用来衡量网桥在生成树算法中优先级的十进制数，取值范围是0~65535，默认值是32768。在根网桥的选举中，比较的是网桥ID的大小，网桥ID值小的为根网桥。当优先级相同时，MAC地址小的为根网桥。
2. 选择根端口：在所有非根桥上选举一个唯一的根端口。选择顺序为：首先比较到根网桥最低的根路径成本，然后比较发送BPDU的网桥ID较小，最后比较端口ID较小。
3. 选择指定端口：在每个网段上选择一个指定端口。选择顺序为：首先比较根路径成本较低，然后比较发送BPDU的交换机的网桥ID值较小，最后比较本端口的ID值较小。另外，根网桥的接口皆为指定端口，因为根网桥上端口的根路径成本为0。

三、STP的端口状态

STP定义了五种端口状态：

1. 禁用状态（Disabled）：端口不参与STP计算，不能转发数据。
2. 阻塞状态（Blocking）：端口只能接收BPDU，不能接收或传输数据，不能把MAC地址加入地址表。这是STP默认阻塞冗余端口的状态。
3. 监听状态（Listening）：端口可以接收和发送BPDU，但仍然不能接收或传输数据，不能把MAC地址加入地址表。这是端口从阻塞状态向转发状态过渡的中间状态。
4. 学习状态（Learning）：端口可以发送和接收BPDU，可以学习MAC地址，但仍然不能传输数据。这是端口从监听状态向转发状态过渡的另一个中间状态。
5. 转发状态（Forwarding）：端口可以发送和接收数据，可以学习MAC地址、发送和接收BPDU。这是端口正常工作的状态。

四、STP的优缺点

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