5.1、生成树协议stp
一、广播风暴
广播风暴（Broadcast Storm）是网络中的一种现象，通常发生在局域网（LAN）中。当网络中的交换机或路由器配置错误，或环路没有被有效控制时，广播帧会在网络中无限制地传播，导致网络带宽被大量占用，最终可能导致网络瘫痪。
广播风暴的主要原因包括：
- 环路（Looping）：如果网络中的设备没有正确配置生成树协议（STP），环路会产生大量的广播帧在网络中循环。
- 网络设备故障：交换机或路由器的硬件或软件故障可能导致广播风暴。
- 错误配置：不当的VLAN配置、冗余链路配置或网络设备的错误设置可能引发广播风暴。
预防措施包括：
- 启用生成树协议（STP）：避免环路的产生。
- 设置广播风暴控制：一些交换机提供广播风暴控制功能，限制广播流量的上限。
- 合理配置VLAN：减少广播域的大小，从而降低广播流量对网络的影响。
二、stp
计算机网络中的树型结构的最大特点就是没有环路，stp主要的工作原理就是把有环路的网络“切断”，生成一个没有环路的树型网络结构。其中，起冗余链路作用的并不会真正断开，此外还要确定多条路径要留那一条。
根据参数的设置，不同的交换机会被选为根桥，需要注意的是：任意时刻只能有一个根桥。从根开始逐级生成一颗“树”。
根交换机会定时发送配置数据包，非根桥收到配置数据包并转发，如果某台交换机能从两个以上的端口收到配置数据包，表明到这个交换机的路径不少于1条，这样就构成循环，需要切断。如果一台交换机长时间收不到配置数据包时，交换机就认为该端口配置超时，网络的结构有改变了，这个时候就会重新计算生一课新树。
生成树协议（Spanning Tree Protocol, STP）是一种网络协议，用于以太网网络中防止环路（loops）的产生。环路可能会导致广播风暴、网络拥塞以及数据包的重复传输。STP的主要功能是识别并禁用多余的路径，确保网络中只存在一条无环路的路径，保证数据帧能够正常传输。
工作原理
STP的工作原理：
根桥（Root Bridge）的选举：
- STP通过在网络设备之间进行BPDU（Bridge Protocol Data Unit）报文的交换来选举出一个根桥。根桥是网络中的参考点，具有最低桥优先级（Bridge Priority）的交换机会被选为根桥。
计算最短路径：
- 其他交换机会根据到达根桥的最短路径来计算各自的根路径代价（Root Path Cost）。交换机会将路径代价最低的接口设为根端口（Root Port），并保持这条路径激活。
指定端口（Designated Port）和阻塞端口（Blocked Port）：
- 在每个网络段上，代价最低的端口被指定为指定端口，用于转发流量。其他多余的端口则被设置为阻塞状态，以防止环路的形成。
阻塞和转发状态：
- 被选为根端口和指定端口的接口处于转发状态，允许流量通过。而被阻塞的端口则不会转发流量，只用于监听BPDU报文，以确保一旦网络拓扑发生变化（例如设备故障或新设备加入），STP能够动态调整，并重新配置网络路径。
STP的变种：
- 快速生成树协议（Rapid Spanning Tree Protocol, RSTP）：RSTP是STP的增强版本，主要改进在于收敛速度更快，当网络拓扑发生变化时可以更快地调整路径。
- 多实例生成树协议（Multiple Spanning Tree Protocol, MSTP）：MSTP允许在同一个网络中运行多个生成树实例，以支持VLAN和更复杂的网络结构。
选取根桥的原则，根桥必须拥有最低的优先权ID和MAC地址。cisco交换机默认id值为32768，优先权id值范围为1~65 536。优先权数值相同，将由mac地址大小来决定，那个低就选那个。
stp下交换机端口的不同状态属性
在生成树协议（STP）中，交换机端口可以处于以下几种不同的状态，每种状态都有特定的属性和功能。这些状态用于确保网络中没有环路，同时维护网络的连通性。以下是STP下交换机端口的不同状态及其属性：
1. 阻塞状态（Blocking）
- 功能：端口不转发数据帧，也不学习MAC地址，只接收并处理BPDU（Bridge Protocol Data Unit）报文。
- 属性：
- 端口不会参与数据帧的转发。
- 主要用于防止环路的形成。
- 端口在这个状态下会等待生成树协议确定是否需要转换为其他状态。
2. 监听状态（Listening）
- 功能：端口不转发数据帧，也不学习MAC地址，但它会监听网络中的BPDU报文，等待STP确认网络拓扑。
- 属性：
- 端口从阻塞状态转换到监听状态，以准备可能的状态变更。
- 端口开始参与生成树计算，但仍然不转发数据帧。
3. 学习状态（Learning）
- 功能：端口不转发数据帧，但开始学习源MAC地址，将其添加到MAC地址表中。
- 属性：
- 端口继续处理和发送BPDU报文。
- 开始学习数据帧的源MAC地址，构建MAC地址表。
- 准备进入转发状态。
4. 转发状态（Forwarding）
- 功能：端口正常转发数据帧，处理BPDU，并学习MAC地址。
- 属性：
- 端口处于正常工作状态，参与数据帧的转发。
- 继续学习MAC地址并更新MAC地址表。
- 发送和接收BPDU报文，维持生成树的网络拓扑。
5. 禁用状态（Disabled）
- 功能：端口不参与生成树协议的计算，也不转发数据帧。
- 属性：
- 端口处于关闭状态，完全不参与网络通信。
- 这个状态通常是由于管理员手动禁用端口，或端口本身出现故障。
状态转换的顺序
- 当一个端口启用并连接到网络时，它通常从阻塞状态开始，然后依次经过监听状态和学习状态，最终到达转发状态。如果生成树协议检测到环路，端口会回到阻塞状态，以防止网络中的环路。