第 10章 冗余交换链路与生成树协议
10.1 冗余拓扑结构图 10-1-1 交换机间冗余拓扑结构核 心 层分 布 层访 问 层
10.1.1 广播风暴图 10-1-2 交换机间的循环链路
S w i t c h A
S w i t c h B
网段
1
H O S T A
H O S T B
网段
2
H O S T X
H O S T Y
广 播 包
10.1.2 单帧的多次递交图 10-1-3 单帧的多次递交
S w i t c h A
S w i t c h B
网段
1
H O S T A
H O S T B
网段
2
H O S T X
H O S T Y
单 播 包 → H O S T B
10.1.3 桥接表的不稳定图 10-1-4 桥接表的不稳定性问题
S w i t c h A
S w i t c h B
网段
1
H O S T A
H O S T B
网段
2
H O S T X
H O S T Y
单 播 包端 口 1
端 口 2
端 口 2
端 口 1
10.2 生成树协议（ Spanning Tree Protocol）概述
10.2.1 生成树协议概述生成树协议（ Spanning Tree Protocol,STP）
起源于 DEC公司的,网桥到网桥,协议。后来，
IEEE 802委员会制定了生成树协议的规范
802.1d。
图 10-2-1 生成树协议操作
S w i t c h A
S w i t c h B
网段
1
网段
2
端 口 1
端 口 2
端 口 2端 口 1
×
阻 塞 此 端 口
10.2.2 生成树协议术语
1．网桥协议数据单元（ Bridge Protocol Data Unit，
BPDU）
2．网桥号（ Bridge ID）
3．根网桥（ Root bridge）
4．指定网桥（ Designated bridge）
5．根端口（ Root port）
6．指定端口（ Designated port）
7．非指定端口（ NonDesignated port）
10.2.3 根网桥选举图 10-2-2 根网桥选举
S w i t c h A
S w i t c h B
网 段 1
F 0 / 1
S w i t c h C
网 段 2
F 0 / 2
F 0 / 2
F 0 / 1
F 0 / 1
B I D,3 2 7 6 8,A A A A,A A A A,A A A A
B I D,3 2 7 6 8,B B B B,B B B B,B B B B B I D,3 2 7 6 8,C C C C,C C C C,C C C C
根 网 桥非 根 网 桥 非 根 网 桥
10.2.4 生成树代价表 10-2-2 生成树链路代价值链路带宽 旧标准 新标准
4M bp s 250 25 0
10 M bp s 100 100
16M b ps 63 62
100 M bps 10 19
155 M b ps 6 14
622 M b ps 2 6
1G bps 1 4
10G bps 1 2
> 10G bps 1 1
图 10-2-3 根端口选举
S w i t c h A
S w i t c h B
网 段 1
F 0 / 1
S w i t c h C
网 段 2
F 0 / 2
F 0 / 2
F 0 / 1
F 0 / 1
B I D,3 2 7 6 8,A A A A,A A A A,A A A A
B I D,3 2 7 6 8,B B B B,B B B B,B B B B B I D,3 2 7 6 8,C C C C,C C C C,C C C C
根 网 桥
1 0 0 M b p s
1 0 0 M b p s
根 端 口根 端 口指 定 端 口指 定 端 口 非 指 定 端 口
×
阻 塞代 价,1 9
代 价,3 8
10.2.5 生成树协议操作图 10-2-4 交换机端口的四种状态加 电 启 动阻 塞 状 态
2 0 秒侦 听 状 态
1 5 秒学 习 状 态
1 5 秒转 发 状 态无 效 状 态
10.2.6 生成树的重新计算图 10-2-5 生成树的重新计算
S w i t c h A
S w i t c h B
网 段 1
F 0 / 1
S w i t c h C
网 段 2
F 0 / 2
F 0 / 2
F 0 / 1
F 0 / 1
B I D,3 2 7 6 8,A A A A,A A A A,A A A A
B I D,3 2 7 6 8,B B B B,B B B B,B B B B B I D,3 2 7 6 8,C C C C,C C C C,C C C C
根 网 桥
1 0 0 M b p s
1 0 0 M b p s
根 端 口指 定 端 口指 定 端 口非 指 定 端 口 → 根 端 口
×
断 开代 价,1 9
代 价,3 8
10.3 生成树协议诊断
10.3.1 show spanning-tree
根 网 桥 信 息
1,
2,
3,
4,
5,
6,
7,
8,
9,
1 0,
1 1,
1 2,
1 3,
1 4,
1 5,
1 6,
1 7,
1 8,
1 9,
2 0,
2 1,
接 口 状 态,参 数本 网 桥 信 息
10.3.1 show spanning-tree
show spanning-tree detail
10.3.1 show spanning-tree
10.3.1 show spanning-tree
10.4 生成树协议调整
10.4.1 加速生成树收敛时间
spanning-tree portfast
10.4.2 每 VLAN生成树（ Per Vlan Spanning
Tree,PVST）
图 10-4-2 PVST
S w i t c h A
S w i t c h B
S w i t c h C
F 0 / 1 F 0 / 2
F 0 / 1
F 0 / 2 F 0 / 1
F 0 / 2
R P （ 1 0 ）
R P （ 1 0 ）
R o o t B r i d g e （ 1 0 ）
R o o t B r i d g e （ 2 0 ）
D P （ 1 0 ）
D P （ 1 0 ）
D P （ 1 0 ）
N D P （ 1 0 ）
D P （ 2 0 ）
D P （ 2 0 ）
R P （ 2 0 ）
R P （ 2 0 ）
D P （ 2 0 ）
N D P （ 2 0 ）
V L A N 2 0V L A N 1 0
10.5 实验 1 生成树诊断一、实验目的掌握交换机上生成树协议的诊断方法。
二、实验任务配置两个交换机之间的冗余主干道，对运行的生成树协议进行诊断。
三、实验设备
Cisco交换机 CATALYST 2950两台，控制台电缆一条，
交叉双绞线若干。
四、“生成树诊断”实验环境主 干 道
V
L
A
N
1
S w i t c h A
S w i t c h B
V
L
A
N
1
五、实验步骤
1．按图 10-5-1连接交换机 SwitchA,SwitchB。
2．将交换机 SwitchA和 SwitchB的第 17,24号端口设置成为主干道接口。
3．用双绞线连接 SwitchA和 SwitchB的第 17号端口。
4．用双绞线连接 SwitchA和 SwitchB的第 24号端口。
5．使用 10.3节中介绍的命令对运行着的生成树协议进行诊断。
6．断开处于转发状态的主干道接口，再次查看生成树协议的相关信息。
10.6 思考与练习
1．冗余拓扑结构解决了什么问题？
2．冗余拓扑结构带来了什么问题？
3．生成树协议的目标是什么？
4．生成树协议操作中交换机的端口要历经哪些状态？
5．如何加速生成树的收敛？
6,PVST是如何工作的？
10.1 冗余拓扑结构图 10-1-1 交换机间冗余拓扑结构核 心 层分 布 层访 问 层
10.1.1 广播风暴图 10-1-2 交换机间的循环链路
S w i t c h A
S w i t c h B
网段
1
H O S T A
H O S T B
网段
2
H O S T X
H O S T Y
广 播 包
10.1.2 单帧的多次递交图 10-1-3 单帧的多次递交
S w i t c h A
S w i t c h B
网段
1
H O S T A
H O S T B
网段
2
H O S T X
H O S T Y
单 播 包 → H O S T B
10.1.3 桥接表的不稳定图 10-1-4 桥接表的不稳定性问题
S w i t c h A
S w i t c h B
网段
1
H O S T A
H O S T B
网段
2
H O S T X
H O S T Y
单 播 包端 口 1
端 口 2
端 口 2
端 口 1
10.2 生成树协议（ Spanning Tree Protocol）概述
10.2.1 生成树协议概述生成树协议（ Spanning Tree Protocol,STP）
起源于 DEC公司的,网桥到网桥,协议。后来，
IEEE 802委员会制定了生成树协议的规范
802.1d。
图 10-2-1 生成树协议操作
S w i t c h A
S w i t c h B
网段
1
网段
2
端 口 1
端 口 2
端 口 2端 口 1
×
阻 塞 此 端 口
10.2.2 生成树协议术语
1．网桥协议数据单元（ Bridge Protocol Data Unit，
BPDU）
2．网桥号（ Bridge ID）
3．根网桥（ Root bridge）
4．指定网桥（ Designated bridge）
5．根端口（ Root port）
6．指定端口（ Designated port）
7．非指定端口（ NonDesignated port）
10.2.3 根网桥选举图 10-2-2 根网桥选举
S w i t c h A
S w i t c h B
网 段 1
F 0 / 1
S w i t c h C
网 段 2
F 0 / 2
F 0 / 2
F 0 / 1
F 0 / 1
B I D,3 2 7 6 8,A A A A,A A A A,A A A A
B I D,3 2 7 6 8,B B B B,B B B B,B B B B B I D,3 2 7 6 8,C C C C,C C C C,C C C C
根 网 桥非 根 网 桥 非 根 网 桥
10.2.4 生成树代价表 10-2-2 生成树链路代价值链路带宽 旧标准 新标准
4M bp s 250 25 0
10 M bp s 100 100
16M b ps 63 62
100 M bps 10 19
155 M b ps 6 14
622 M b ps 2 6
1G bps 1 4
10G bps 1 2
> 10G bps 1 1
图 10-2-3 根端口选举
S w i t c h A
S w i t c h B
网 段 1
F 0 / 1
S w i t c h C
网 段 2
F 0 / 2
F 0 / 2
F 0 / 1
F 0 / 1
B I D,3 2 7 6 8,A A A A,A A A A,A A A A
B I D,3 2 7 6 8,B B B B,B B B B,B B B B B I D,3 2 7 6 8,C C C C,C C C C,C C C C
根 网 桥
1 0 0 M b p s
1 0 0 M b p s
根 端 口根 端 口指 定 端 口指 定 端 口 非 指 定 端 口
×
阻 塞代 价,1 9
代 价,3 8
10.2.5 生成树协议操作图 10-2-4 交换机端口的四种状态加 电 启 动阻 塞 状 态
2 0 秒侦 听 状 态
1 5 秒学 习 状 态
1 5 秒转 发 状 态无 效 状 态
10.2.6 生成树的重新计算图 10-2-5 生成树的重新计算
S w i t c h A
S w i t c h B
网 段 1
F 0 / 1
S w i t c h C
网 段 2
F 0 / 2
F 0 / 2
F 0 / 1
F 0 / 1
B I D,3 2 7 6 8,A A A A,A A A A,A A A A
B I D,3 2 7 6 8,B B B B,B B B B,B B B B B I D,3 2 7 6 8,C C C C,C C C C,C C C C
根 网 桥
1 0 0 M b p s
1 0 0 M b p s
根 端 口指 定 端 口指 定 端 口非 指 定 端 口 → 根 端 口
×
断 开代 价,1 9
代 价,3 8
10.3 生成树协议诊断
10.3.1 show spanning-tree
根 网 桥 信 息
1,
2,
3,
4,
5,
6,
7,
8,
9,
1 0,
1 1,
1 2,
1 3,
1 4,
1 5,
1 6,
1 7,
1 8,
1 9,
2 0,
2 1,
接 口 状 态,参 数本 网 桥 信 息
10.3.1 show spanning-tree
show spanning-tree detail
10.3.1 show spanning-tree
10.3.1 show spanning-tree
10.4 生成树协议调整
10.4.1 加速生成树收敛时间
spanning-tree portfast
10.4.2 每 VLAN生成树（ Per Vlan Spanning
Tree,PVST）
图 10-4-2 PVST
S w i t c h A
S w i t c h B
S w i t c h C
F 0 / 1 F 0 / 2
F 0 / 1
F 0 / 2 F 0 / 1
F 0 / 2
R P （ 1 0 ）
R P （ 1 0 ）
R o o t B r i d g e （ 1 0 ）
R o o t B r i d g e （ 2 0 ）
D P （ 1 0 ）
D P （ 1 0 ）
D P （ 1 0 ）
N D P （ 1 0 ）
D P （ 2 0 ）
D P （ 2 0 ）
R P （ 2 0 ）
R P （ 2 0 ）
D P （ 2 0 ）
N D P （ 2 0 ）
V L A N 2 0V L A N 1 0
10.5 实验 1 生成树诊断一、实验目的掌握交换机上生成树协议的诊断方法。
二、实验任务配置两个交换机之间的冗余主干道，对运行的生成树协议进行诊断。
三、实验设备
Cisco交换机 CATALYST 2950两台，控制台电缆一条，
交叉双绞线若干。
四、“生成树诊断”实验环境主 干 道
V
L
A
N
1
S w i t c h A
S w i t c h B
V
L
A
N
1
五、实验步骤
1．按图 10-5-1连接交换机 SwitchA,SwitchB。
2．将交换机 SwitchA和 SwitchB的第 17,24号端口设置成为主干道接口。
3．用双绞线连接 SwitchA和 SwitchB的第 17号端口。
4．用双绞线连接 SwitchA和 SwitchB的第 24号端口。
5．使用 10.3节中介绍的命令对运行着的生成树协议进行诊断。
6．断开处于转发状态的主干道接口，再次查看生成树协议的相关信息。
10.6 思考与练习
1．冗余拓扑结构解决了什么问题？
2．冗余拓扑结构带来了什么问题？
3．生成树协议的目标是什么？
4．生成树协议操作中交换机的端口要历经哪些状态？
5．如何加速生成树的收敛？
6,PVST是如何工作的？
