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前言

网络已经成为了我们生活中不可或缺的一部分，它连接了世界各地的人们，让信息和资源得以自由流动。随着互联网的发展，我们可以通过网络学习、工作、娱乐，甚至是社交。因此，学习网络知识和技能已经成为了每个人都需要掌握的重要能力。

本课程博主将带领读者深入了解网络的基本原理、结构和运作方式，帮助读者建立起对网络的全面理解。我们将介绍网络的发展历程、网络的分类和组成、网络的安全和隐私保护等内容，帮助读者掌握网络知识，提高网络素养。

通过学习本书，读者将能够更好地利用网络资源，提高工作效率，拓展人际关系，甚至是保护自己的网络安全。网络世界充满了无限的可能，希望本课程能够帮助读者更好地驾驭网络，享受网络带来的便利和乐趣。

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一、生成树是什么?

生成树协议（英语：Spanning Tree Protocol，STP），是一种工作在OSI网络模型中的第二层(数据链路层)的通信协议，基本应用是防止交换机冗余链路产生的环路.用于确保以太网中无环路的逻辑拓扑结构.从而避免了广播风暴,大量占用交换机的资源,首先进行根网桥的选举，其依据是网桥优先级（bridge priority）和MAC地址组合生成的桥ID，桥ID最小的网桥将成为网络中的根桥（bridge root），生成树的最高优先级是0,根据查询相关资料显示：生成树优先级的取值范围是0～61440，生成树的最高优先级是0，61440的优先级最低。

二、实验

1.引入

实验目标

1. 理解生成树协议工作原理；
2. 掌握快速生成树协议RSTP基本配置方法；

实验背景

1. 学校为了开展计算机教学和网络办公，建立的一个计算机教室和一个校办公区，这两处的计算机网络通过两台交换机互联组成内部校园网，为了提高网络的可靠性，作为网络管理员，你要用2条链路将交换机互连，现要求在交换机上做适当配置，使网络避免环路。

技术原理

1. 生成树协议（spanning-tree）,作用是在交换网络中提供冗余备份链路，并且解决交换网络中的环路问题；
2. 生成树协议是利用SPA算法，在存在交换机环路的网络中生成一个没有环路的属性网络，运用该算法将交换网络的冗余备份链路从逻辑上断开，当主链路出现故障时，能够自动的切换到备份链路，保证数据的正常转发。
3. 生成树协议版本：STP、RSTP（快速生成树协议）、MSTP（多生成树协议）。
4. 生成树协议的特点收敛时间长。从主要链路出现故障到切换至备份链路需要50秒时间。
5. 快速生成树在生成树协议的基础上增加了两种端口角色，替换端口或备份端口，分别作为根端口和指定端口。当根端口或指定端口出现故障时，冗余端口不需要经过50秒的收敛时间，可以直接切换到替换端口或备份端口，从而实现RSTP协议小于1秒的快速收敛。

实现功能 

1. 使网络在有冗余链路的情况下避免环路的产生，避免广播风暴等。 

实验步骤

1. 新建packet tracer拓扑图
2. 默认情况下STP协议是启用的。通过两台交换机之间传送BPDU协议数据单元。选出跟交换机、根端口等，以便确定端口的转发状态。图中标记为黄色的端口处于block堵塞状态。
3. 设置RSTP。
4. 查看交换机show spanning-tree状态，了解跟交换机和根端口情况
5. 通过更改交换机生成树的优先级spanning-tree vlan 10 priority 4096可以变化跟交换机的角色。
6. 测试。当主链路处于down状态时候，能够自动的切换到备份链路，保证数据的正常转发。

实验设备

         Switch_2960 2台；PC 2台；直连线（各设备互联）

思科的Cisco Packet Tracer 默认会开启生成树

PC配置

PC1IP:			192.168.1.2Submask:		255.255.255.0Gateway:		192.168.1.1
PC2IP:			192.168.1.3Submask:		255.255.255.0Gateway:		192.168.1.1

SW1:

SW1:
SW1>en
SW1#conf t
SW1(config)#vlan 10
SW1(config)#int vlan 10
SW1(config-if)#ip add 192.168.1.1 255.255.255.0
SW1(config)#int fa 0/10
SW1(config-if)#switchport access vlan 10
SW1(config-if)#exit
SW1(config)#int rang fa 0/1 - 2
SW1(config-range)#switchport mode trunk
SW1(config-range)#exit
SW1(config)#spanning-tree mode rapid-pvst  // ! 指定生成树协议的类型为RSTP 
SW1(config)#end

SW2:

SW2:
SW2>en
SW2#conf t
SW2(config)#vlan 10
SW2(config)#int vlan 10
SW2(config-if)#ip add 192.168.1.1 255.255.255.0
SW2(config)#int fa 0/10
SW2(config-if)#switchport access vlan 10
SW2(config-if)#exit
SW2(config)#int rang fa 0/1 - 2
SW2(config-range)#switchport mode trunk
SW2(config-range)#exit
SW2(config)#spanning-tree mode rapid-pvst  // ! 指定生成树协议的类型为RSTP 
SW2(config)#end

 实验验证

生成树的验证在于,一根线中断,另一根线可以快速处于工作状态

可以看到,当我们一根主线路被down掉的时候,另一根从根快速处于工作状态

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总结

生成树在以后的工作中也会经常用到,因为当交换机形成环路的时候,会生成广播风暴,从而导致我们的网络的连通会出现问题