STP
为了减少网络的故障时间，我们经常会采用冗余拓扑。STP可以让具有冗余结构的网络
在故障时自动调整网络的数据转发路径。STP重新收敛时间较长，通常需要30—50秒，为
了减少这个时间，引入了一些补充技术，例如uplinkfast、backbonefast等。RSTP则在协
议上对STP作了根本的改进形成新的协议，从而减少收敛时间。STP还有许多改进，例如PVST、
MST协议，以及安全措施，本章将介绍这些常用的配置。
14.1 STP简介
14.1.1 基本STP
为了增加局域网的冗余性，我们常常会在网络中引入冗余链路，然而这样却会引起交换
环路。交换环路会带来三个问题：广播风暴、同一帧的多个拷贝、交换机CAM表不稳定。
STP(STP，Spanning Tree Protocol)可以解决这些问题，STP基本思路是阻断一些交换机接
口，构建一棵没有环路的转发树。STP利用BPDU(Bridge Protocol Data Unit)和其他交换
机进行通信，从而确定哪个交换机该阻断哪个接口。在BPDU中有几个关键的字段，例如：
根桥ID、路径代价、端口ID等。
为了在网络中形成一个没有环路的拓扑，网络中的交换机要进行以下三个步骤：（1）选
举根桥、（2）选取根口、（3）选取指定口。这些步骤中，哪个交换机能获胜将取决于以下因
素（按顺序进行）：
（1） 最低的根桥ID；
（2） 最低的根路径代价；
（3） 最低发送者桥ID；
（4） 最低发送者端口ID。
每个交换机都具有一个唯一的桥ID，这个ID由两部分组成：网桥优先级+MAC地址。网
桥优先级是一个2个字节的数，交换机的默认优先级为32768；MAC地址就是交换机的MAC
地址。具有最低桥ID的交换机就是根桥。根桥上的接口都是指定口，会转发数据包。
选举了根桥后，其他的交换机就成为非根桥了。每台非根桥要选举一条到根桥的根路径。
STP使用路径Cost来决定到达根桥的最佳路径（Cost是累加的，带宽大的链路Cost低），
最低Cost值的路径就是根路径，该接口就是根口；如果Cost职一样，就根据选举顺序选举
根口。根口是转发数据包的。
交换机的其他接口还要决定是指定口还是阻断口，交换机之间将进一步根据上面的四个
因素来竞争。指定口是转发数据帧的。剩下的其它的接口将被阻断，不转发数据包。这样网
络就构建出一棵没有环路的转发树。
当网络的拓扑发生变化时，网络会从一个状态向另一个状态过渡，重新打开或阻断某些
接口。交换机的端口要经过几种状态： 禁用（Disable）、阻塞（Blocking）、监听状态
(Listening)、学习状态（Learning）、最后是转发状态(Forwarding)。
14.1.2 PVST
当网络上有多个VLAN时，PVST(Per Vlan STP)会为每个VLAN构建一棵STP树。这样的
好处是可以独立地为每个VLAN控制哪些接口要转发数据，从而实现负载平衡。缺点是如果
VLAN数量很多，会给交换机带来沉重的负担。Cisco交换机默认的模式就是PVST。
14.1.3 portfast、uplinkfast、backbonefast
STP的收敛时间通常需要30—50秒。为了减少收敛时间，有一些改善措施。Portfast
特性使得以太网接口一旦有设备接入，就立即进入转发状态，如果接口上连接的只是计算机
或者其他不运行STP的设备，这是非常合适的。
Uplinkfast则经常用在接入层交换机上，当它连接到主干交换机上的主链路上故障时，
能立即切换到备份链路上，而不需要经过30秒或者50秒。Uplinkfast只需要在接入层交
换机上配置即可。
Backbonefast则主要用在主干交换机之间，当主干交换机之间的链路上故障时，可以
比原有的50秒少20秒就切换到备份链路上。Backbonefast需要在全部交换机上配置。
14.1.4 RSTP
RSTP实际上是把减少STP收敛时间的一些措施融合在STP协议中形成新的协议。RSTP
中，接口的角色有：根接口、指定接口、备份接口(Backup Interface)、替代接口（Alternate
Interface）。接口的状态有：丢弃（Discarding）、学习状态（Learning）、转发状态
(Forwarding)。接口还分为边界接口（Edge Port）、点到点接口（Point-to-Point Port）、
共享接口（Share Port）。
14.1.5 MST
在PVST中，交换机为每个VLAN都构建一棵STP树，不仅会带来CPU的很大负载，也会
占用大量的带宽。MST则是把多个VLAN映射到一个STP实例上，从而减少了STP实例。MST
可以和STP、PVST配合使用。对于运行STP、PVST的交换机来说，一个MST域看起来就像一
台交换机。
14.1.6 STP防护
STP协议并没有什么措施对交换机的身份进行认证。在稳定的网络中如果接入非法的交
换机将可能给网络中的STP树带来灾难性的破坏。有一些简单的措施来保护网络，虽然这些
措施显得软弱无力。Root Guard特性将使得交换机的接口拒绝接收比原有根桥优先级更高
的BPDU。而BPDU Guard主要是和portfast特性配合使用，portfast使得接口一有计算机
接入就立即进入转发状态，然而万一这个接口接入的是交换机很可能造成环路。BPDU Guard
可以使得portfast接口一旦接收到BPDU，就关闭该接口。
14.2 实验1: STP、PVST
1. 实验目的
通过本实验，读者可以掌握如下技能：
（1） 理解STP的工作原理
（2） 掌握STP树的控制
（3） 利用PVST进行负载平衡
2. 实验拓扑
图14-1 实验1、实验2、实验4拓扑图
图14-1中，S1和S2模拟为核心层的交换机，而S3为接入的交换机。S1和S2实际上
是三层交换机，我们这里并不利用其三层功能，所以它们也采用二层交换机的图标。
3. 实验步骤
我们要在网络中配置2个VLAN，不同VLAN的STP具有不同的根桥，实现负载平衡。
（1） 步骤1：利用VTP在交换机上创建VLAN2，在S1和S2之间的链路配置Trunk
S1(config)#vtp domain VTP-TEST
Changing VTP domain name from NULL to VTP-TEST
S1(config)#vlan 2
//在S1上配置VTP的域名，并创建VLAN 2。由于默认时S2和S3的VTP域名为空，它们将
自动学习到S1的VTP域名，同时S2、S3也将自动学习到VLAN 2，请确认是否成功。
S1(config)#int f0/14
S1(config-if)#shutdown
//关闭该接口，以免影响我们的实验
S1(config)#int f0/13
S1(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q
S1(config-if)#switchport mode trunk
//S1的f0/13改为negotiate后，由于默认时S2的f0/13为auto模式，S1和S2将自动协
商成功Trunk。而默认时S3的以太网接口就是desirable模式，所以S3和S1、S2的链路
也自动协商成功Trunk。请确认三条链路的Trunk是否成功。
（2） 步骤2：检查初始的STP树
S1#show spanning-tree
VLAN0001
Spanning tree enabled protocol ieee
//以上表明运行的STP协议是IEEE的802.1D
Root ID Priority 32768
Address 0009.b7a4.b181
Cost 19
Port 17 (FastEthernet0/15)
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
//以上显示VLAN 1的STP树的根桥信息，通过根桥的MAC地址可以确定S3是根桥。这是
因为S3是较早的交换机，具有较低的MAC地址。由于S3是一台低端的交换机，成为根桥
显然是不合理的。
Bridge ID Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1)
Address 0018.ba11.f500
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 300
//以上显示该交换机的桥ID
Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/13 Altn BLK 19 128.15 P2p
Fa0/15 Root FWD 19 128.17 P2p
//以上显示该交换机各个接口的状态，f0/13为阻断状态，f0/15为根口
VLAN0002
Spanning tree enabled protocol ieee
Root ID Priority 32768
Address 0009.b7a4.b182
Cost 19
Port 17 (FastEthernet0/15)
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID Priority 32770 (priority 32768 sys-id-ext 2)
Address 0018.ba11.f500
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 300
Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/13 Altn BLK 19 128.15 P2p
Fa0/15 Root FWD 19 128.17 P2p
//以上是VLAN 2的STP树情况，VLAN 2的STP树和VLAN 1的类似。默认时，Cisco交换机
会为每个VLAN都生成一个单独的STP树，称为PVST(Per VLAN Spanning Tree)。
【技术要点】需要仔细分析为什么STP会是目前这种情况。三个交换机的默认优先级都是
32768，而S3的MAC较低，所以成为了根桥，则S3上的f0/1和f0/2是指定口，处于Forword
状态。S1有两个接口可以到达S3，一个接口是f0/13，到达S3的Cost为19＋19＝38，另
一个接口是f0/15，到达S1的Cost为19，因此f0/15是根口，处于Forword状态。同样
S2上，f0/15也是根口，处于Forword状态。在S1和S2之间的链路上，要选举出一个指定
口。根据选举的要素，根桥的ID是一样的，不能决出胜负；到达根桥的Cost值也是一样的，
都为19，不能决出胜负；但是发送者桥ID不一样，S1的MAC地址高，S2的MAC地址低，
S2获胜，所以S2的f0/13是指定口，处于Forward状态，S1的f0/13就处于Block状态了。
（3） 步骤3：控制S1为VLAN1的根桥，S2为VLAN2的根桥
S1(config)#spanning-tree vlan 1 priority 4096
S2(config)#spanning-tree vlan 2 priority 4096
//对于VLAN 1来说，S1的优先级为4096，而S2和S3保持默认值32768，这样S1就成为
了VLAN 1的根桥。同样我们控制S2成为了VLAN 2的根桥。优先级通常要是4096的倍数。
S1#show spanning-tree
VLAN0001
Spanning tree enabled protocol ieee
Root ID Priority 4097
Address 0018.ba11.f500
This bridge is the root
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
//S1成为了VLAN 1的根桥了
Bridge ID Priority 4097 (priority 4096 sys-id-ext 1)
Address 0018.ba11.f500
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 15
Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/13 Desg FWD 19 128.15 P2p
Fa0/15 Desg FWD 19 128.17 P2p
//对于VLAN 1来说，f0/13和f0/15是指定口，都处于转发状态了
VLAN0002
Spanning tree enabled protocol ieee
Root ID Priority 4098
Address 0018.ba11.eb80
Cost 19
Port 15 (FastEthernet0/13)
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
//S2成为了VLAN 2的根桥了
Bridge ID Priority 32770 (priority 32768 sys-id-ext 2)
Address 0018.ba11.f500
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 15
Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/13 Root FWD 19 128.15 P2p
Fa0/15 Altn BLK 19 128.17 P2p
//对于VLAN 2来说，f0/13是根口，处于转发状态，而f0/15却是阻断状态
S3#show spanning-tree brief
VLAN1
Spanning tree enabled protocol ieee
Root ID Priority 4097
Address 0018.ba11.f500
Cost 19
Port 1 (FastEthernet0/1)
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID Priority 32768
Address 0009.b7a4.b181
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 300
Interface Designated
Name Port ID Prio Cost Sts Cost Bridge ID Port ID
-------------------- ------- ---- ----- --- ----- -------------------- -------
FastEthernet0/1 128.1 128 19 FWD 0 4097 0018.ba11.f500 128.17
FastEthernet0/2 128.2 128 19 FWD 19 32768 0009.b7a4.b181 128.2
//在S3上，对于VLAN1，S3的f0/1和f0/2都处于转发状态。
VLAN2
Spanning tree enabled protocol ieee
Root ID Priority 4098
Address 0018.ba11.eb80
Cost 19
Port 2 (FastEthernet0/2)
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID Priority 32768
Address 0009.b7a4.b182
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 300
Interface Designated
Name Port ID Prio Cost Sts Cost Bridge ID Port ID
-------------------- ------- ---- ----- --- ----- -------------------- -------
FastEthernet0/1 128.1 128 19 FWD 19 32768 0009.b7a4.b182 128.1
FastEthernet0/2 128.2 128 19 FWD 0 4098 0018.ba11.eb80 128.17
//S3上，对于VLAN2，S3的f0/1和f0/2也都处于转发状态。
（4） 步骤4：控制指定口
在步骤3中可以看到对于VLAN 1，S1成为了根桥，S1的f0/13和f0/15处于转发状态；
S2的f0/13是根口，也处于转发状态；S3的f0/1是根口，也处于转发状态；然而S2和S3
之间的链路上，却是低端交换机S3的f0/2在转发数据，原因在于S2和S3在竞争指定口时，
由于S3的MAC较低而获胜了，这是不合理的。VLAN 2的情况类似。
我们要控制指定口，这可以通过改变优先级实现，如下：
S2(config)#spanning-tree vlan 1 priority 8192
S1(config)#spanning-tree vlan 2 priority 8192
//对于VLAN 1来说，S2的优先级为8192,比S1的4096低，不至于成为根桥，但是比S3
的32768低，所以在竞争指定口时会获胜。VLAN 2的情况类似。
S3#show spanning-tree brief
VLAN1
（此处省略）
Interface Designated
Name Port ID Prio Cost Sts Cost Bridge ID Port ID
-------------------- ------- ---- ----- --- ----- -------------------- -------
FastEthernet0/1 128.1 128 19 FWD 0 4097 0018.ba11.f500 128.17
FastEthernet0/2 128.2 128 19 BLK 19 8193 0018.ba11.eb80 128.17
//S3上，对于VLAN1，S3的f0/1处于转发状态，而f0/2处于阻断状态。
VLAN2
（此处省略）
Interface Designated
Name Port ID Prio Cost Sts Cost Bridge ID Port ID
-------------------- ------- ---- ----- --- ----- -------------------- -------
FastEthernet0/1 128.1 128 19 BLK 19 8194 0018.ba11.f500 128.17
FastEthernet0/2 128.2 128 19 FWD 0 4098 0018.ba11.eb80 128.17
// S3上，对于VLAN 2，S3的f0/1处于阻断状态，而f0/2处于转发状态，这样起到了负
载平衡的作用。
14.3 实验2: portfast、uplinkfast、backbonefast
1. 实验目的
通过本实验，读者可以掌握如下技能：
（1） 理解portfast的工作场合和配置
（2） 理解uplinkfast的工作场合和配置
（3） 理解backbonefast的工作场合和配置
2. 实验拓扑
如图14-1。
3. 实验步骤
在实验1的基础上继续本实验，我们将只关心VLAN 1的STP树。
（1） 步骤1：配置portfast
图14-1中，S1的f0/5是用于接入计算机。当计算机接入时，f0/5接口立即进入
Listening状态，随后经过Learning，最后才成为Forwarding，这期间需要30秒的时间。
这对于有些场合是不可忍受的，可以配置portfast特性，使得计算机一接入，接口立即进
入Forwarding。
S1(config)#int f0/5
S1(config-if)#spanning-tree portfast
%Warning: portfast should only be enabled on ports connected to a single
host. Connecting hubs, concentrators, switches, bridges, etc... to this
interface when portfast is enabled, can cause temporary bridging loops.
Use with CAUTION
%Portfast has been configured on FastEthernet0/5 but will only
have effect when the interface is in a non-trunking mode.
//交换机会警告该接口只能用于接入计算机或者路由器，不要接入其他的交换机
（2） 步骤2：配置uplinkfast
先确认实验1的STP树已经正确。在图14-1中的S1上，关闭f0/15接口，在S3上反
复执行“show spanning-tree vlan 1 brief”观察f0/2接口的状态变化：
FastEthernet0/2 128.2 128 3019 LIS 19 8193 0018.ba11.eb80 128.17
大约15秒后变为：
FastEthernet0/2 128.2 128 3019 LRN 19 8193 0018.ba11.eb80 128.17
大约15秒后变为：
FastEthernet0/2 128.2 128 3019 FWD 19 8193 0018.ba11.eb80 128.17
合计大约15＋15＝30秒，f0/2变为转发状态。
S3(config)#spanning-tree uplinkfast
S1(config)#int f0/15
S1(config-if)#no shutdown
S1(config-if)#shutdown //等STP重新稳定后，才执行该语句
在S3上重复执行“show spanning-tree vlan 1 brief”，可以看到f0/2很快就进入了
Forwarding状态。
【技术要点】没有配置uplinkfast时，交换机S3如果能直接检测到f0/1接口上的链路故
障，f0/2会立即进入Listen状态，这样30秒就能进入Forward状态。然而如果S1和S3
之间存在一个Hub，S1上的f0/15接口故障了，S3将无法直接检测到故障，S3只能等待10
个周期没有收到S1的BPDU（每个周期2秒），20秒中后，S3的f0/2才进入Listen状态，
这样总共50秒才就能进入Forward状态。所以STP重新收敛的时间通常需要30—50秒。
（3） 步骤3：配置backbonefast
打开S1上f0/15接口，确认STP树已经正确。在图14-1中的S1上，关闭f0/13接口，
在S3上反复执行“show spanning-tree vlan 1 brief”观察f0/2接口的状态变化：
FastEthernet0/2 128.2 128 3019 BLK 19 8193 0018.ba11.eb80 128.17
大约20秒后变为：
FastEthernet0/2 128.2 128 3019 LIS 19 8193 0018.ba11.eb80 128.17
大约15秒后变为：
FastEthernet0/2 128.2 128 3019 LRN 19 8193 0018.ba11.eb80 128.17
大约15秒后变为：
FastEthernet0/2 128.2 128 3019 FWD 19 8193 0018.ba11.eb80 128.17
合计大约20＋15＋15＝50秒，f0/2变为转发状态。
S1(config)#spanning-tree backbonefast
S2(config)#spanning-tree backbonefast
S3(config)#spanning-tree backbonefast
S1(config)#int f0/13
S1(config-if)#no shutdown
S1(config-if)#shutdown //等STP重新稳定后，才执行该语句
在S3上重复执行“show spanning-tree vlan 1 brief”，可以看到f0/2很快就进入了
Listening状态，合计大约15＋15＝30秒后，f0/2就变为转发状态，比之前的50秒少了
20秒。
【提示】uplinkfast命令只需要在S3配置即可，而backbonefast命令需要在S1、S2、S3
三台交换机上都配置。
14.4 实验3:RSTP
1. 实验目的
通过本实验，读者可以掌握如下技能：
（1） 熟悉RSTP的配置
2. 实验拓扑
图14-2 实验3拓扑图
3. 实验步骤
（1） 步骤1：请把两台交换机的配置清除干净，重启交换机
S1#delete flash:vlan.dat
S1#erase startup-config
S1#reload
S2#delete flash:vlan.dat
S2#erase startup-config
S2#reload
（2） 步骤2：配置S1和S2之间的Trunk
S1(config)#int f0/13
S1(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q
S1(config-if)#switchport mode trunk
S1(config)#int f0/14
S1(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q
S1(config-if)#switchport mode trunk
（3） 步骤3：配置S1成为根桥
S1(config)#spanning-tree vlan 1 priority 4096
在S1和S2上用“show spanning-tree”命令检查STP的情况，S2的f0/14应该处于阻断
状态。
【技术要点】S1是根桥，S2要选取到达S1的根路径，有两条路径，Cost都为19。这时由
于S2在f0/13接口上收到的BPDU中，发送者（S1）端口号为13；在f0/14接口上收到的
BPDU中，发送者端口号为14。所以f0/13被选举为根口了，f0/14则只能被阻断了。
（4） 步骤4：在S2上关闭f0/13接口，观察STP树的重新生成
在S2上关闭f0/13接口，重复执行“show spanning-tree”，可以看到f0/14经过30秒
后才进入了Forwarding状态。
（5） 步骤5：配置RSTP
S1(config)#spanning-tree mode rapid-pvst
S2(config)#spanning-tree mode rapid-pvst
（6） 步骤6：在S2上关闭f0/13接口，观察STP树的重新生成
在S2上重新打开f0/13接口，确认STP稳定后，在S2上关闭f0/13接口，重复执行“show
spanning-tree”，可以看到f0/14立即进入了Forwarding状态。说明RSTP的收敛比普通
STP有了很大的改善。
（7） 步骤7：配置链路类型
S1(config)#int range f0/13 -14
S1(config-if-range)#duplex full
S1(config-if-range)#spanning-tree link-type point-to-point
S2(config)#int range f0/13 -14
S2(config-if-range)#duplex full
S2(config-if-range)#spanning-tree link-type point-to-point
//S1和S2之间的链路是Trunk链路，自动协商为全双工，RSTP会自动把它们的链路类型标
识为点到点。我们这里强制配置了一遍。
【技术要点】RSTP中接口分为边界接口（Edge Port）、点到点接口（Point-to-Point Port）、
共享接口（Share Port）。如果接口上配置了spanning portfast，接口就为边界接口；如
果接口是半双工，接口就为共享接口；如果接口是全双工，接口就为点到点接口。在接口上
指明类型有利于RSTP的运行。
14.5 实验4: MST
1. 实验目的
通过本实验，读者可以掌握如下技能：
（1） 理解MST的工作原理
（2） 掌握MST的配置
2. 实验拓扑
如图14-1。
3. 实验步骤
我们要在网络中创建4个VLAN，VLAN 1和VLAN 2使用MST实例1，VLAN 3和VLAN 4
使用MST实例2。
（1） 步骤1：利用VTP在交换机上创建VLAN，在S1和S2之间的链路配置Trunk
S1(config)#vtp domain VTP-TEST
Changing VTP domain name from NULL to VTP-TEST
S1(config)#vlan 2
S1(config)#vlan 3
S1(config)#vlan 4
S1(config)#int f0/14
S1(config-if)#shutdown
//关闭该接口，以免影响我们的实验
S1(config)#int f0/13
S1(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q
S1(config-if)#switchport mode trunk
S2(config)#int f0/13
S2(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q
S2(config-if)#switchport mode trunk
（2） 步骤2：配置MST
只有S1和S2才能支持MST。
S1(config)#spanning-tree mode mst
//以上把生成树的模式改为MST，默认时是PVST。
S1(config)#spanning-tree mst configuration
//以上是进入MST的配置模式下
S1(config-mst)#name TEST-MST
//以上命名MST的名字
S1(config-mst)#revision 1
//以上配置MST的revision号，只有名字和revision号相同的交换机才是在同一个MST
区域
S1(config-mst)#instance 1 vlan 1-2
//以上是把VLAN 1和VLAN 2的生成树映射到实例1
S1(config-mst)#instance 2 vlan 3-4
//以上是把VLAN 3和VLAN 4的生成树映射到实例2，我们这里一共有三个MST实例，实例
0是系统要使用的
S1(config-mst)#exit
//要退出，配置才能生效
S1(config)#spanning-tree mst 1 priority 8192
S1(config)#spanning-tree mst 2 priority 12288
//以上配置S1为MST实例1的根桥
S2(config)#spanning-tree mode mst
S2(config)#spanning-tree mst configuration
S2(config-mst)#name TEST-MST
S2(config-mst)#revision 1
S2(config-mst)#instance 1 vlan 1-2
S2(config-mst)#instance 2 vlan 3-4
S2(config-mst)#exit
S2(config)#spanning-tree mst 1 priority 12288
S2(config)#spanning-tree mst 2 priority 8192
//以上配置S2为MST实例2的根桥
（3） 步骤3：检查生成树
S1#show spanning-tree
MST00
Spanning tree enabled protocol mstp
//以上表明运行的是MST协议
Root ID Priority 32768
Address 0009.b7a4.b181
Cost 200000
Port 15 (FastEthernet0/13)
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID Priority 32768 (priority 32768 sys-id-ext 0)
Address 0018.ba11.f500
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/13 Root FWD 200000 128.15 P2p
Fa0/15 Altn BLK 200000 128.17 P2p Bound(PVST)
//以上的MST00是系统要使用的实例，BPDU是通过它来发送的
MST01
Spanning tree enabled protocol mstp
Root ID Priority 8193
Address 0018.ba11.f500
This bridge is the root
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID Priority 8193 (priority 8192 sys-id-ext 1)
Address 0018.ba11.f500
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/13 Desg FWD 200000 128.15 P2p
Fa0/15 Boun BLK 200000 128.17 P2p Bound(PVST)
MST02
Spanning tree enabled protocol mstp
Root ID Priority 8194
Address 0018.ba11.eb80
Cost 200000
Port 15 (FastEthernet0/13)
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID Priority 12290 (priority 12288 sys-id-ext 2)
Address 0018.ba11.f500
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/13 Root FWD 200000 128.15 P2p
Fa0/15 Boun BLK 200000 128.17 P2p Bound(PVST)
//以上显示的是S1上的MST实例情况。
S3#show spanning-tree brie
VLAN1
Spanning tree enabled protocol ieee
Root ID Priority 32768
Address 0009.b7a4.b181
This bridge is the root
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID Priority 32768
Address 0009.b7a4.b181
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 15
Interface Designated
Name Port ID Prio Cost Sts Cost Bridge ID Port ID
-------------------- ------- ---- ----- --- ----- -------------------- -------
FastEthernet0/1 128.1 128 19 FWD 0 32768 0009.b7a4.b181 128.1
FastEthernet0/2 128.2 128 19 FWD 0 32768 0009.b7a4.b181 128.2
（此处省略）
//以上表明S3成为了所有VLAN的根桥，f0/1和f0/2都处于转发状态，这不是我们想要的。
（4） 步骤4：控制S1成为根桥
S1(config)#spanning-tree mst 0 priority 4096
//注意这里应该配置MST 0的优先级，只有MST 0才发送BPDU。
S3#show spanning-tree brief
VLAN1
Spanning tree enabled protocol ieee
Root ID Priority 4096
Address 0018.ba11.f500
Cost 19
Port 1 (FastEthernet0/1)
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
//以上表明S1是VLAN 1的根桥了
Bridge ID Priority 32768
Address 0009.b7a4.b181
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 300
Interface Designated
Name Port ID Prio Cost Sts Cost Bridge ID Port ID
-------------------- ------- ---- ----- --- ----- -------------------- -------
FastEthernet0/1 128.1 128 19 FWD 0 4096 0018.ba11.f500 128.17
FastEthernet0/2 128.2 128 19 BLK 0 32768 0018.ba11.eb80 128.17
（此处省略）
//对于S3上所有的VLAN来说，f0/2都是阻断的，无法取得负载平衡。
（5） 步骤5：控制负载平衡
S3(config)#int f0/2
S3(config-if)#spanning-tree vlan 3 cost 10
S3(config-if)#spanning-tree vlan 4 cost 10
//以上改变VLAN 3和VLAN 4在f0/2接口上的Cost值。这样对于VLAN 3和VLAN 4，S3
的f0/2接口就处于转发状态了。
14.6 实验5: STP保护
1. 实验目的
通过本实验，读者可以掌握如下技能：
（1） ROOT GUARD的使用
（2） BPDU GUARD的使用
2. 实验拓扑
图 14-3 实验6拓扑图
3. 实验步骤
（1） 步骤1：关闭不需要的接口，配置S1和S2之间的Trunk，
S1(config)#int f0/14
S1(config-if)#shutdown
S1(config)#int f0/15
S1(config-if)#shutdown
S1(config)#int f0/13
S1(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q
S1(config-if)#switchport mode trunk
（2） 步骤2：配置S1成为根桥
S1(config)#spanning-tree vlan 1 priority 8192
（3） 步骤3：在S2的f0/15上配置guard root
S2(config)#int f0/15
S2(config-if)#spanning-tree guard root
（4） 步骤4：把S3改为根桥，观察S2的动作
S3(config)#spanning-tree vlan 1 priority 4096
S2#show spanning-tree inconsistentports
Name Interface Inconsistency
-------------------- ---------------------- ------------------
VLAN0001 FastEthernet0/15 Root Inconsistent
Number of inconsistent ports (segments) in the system : 1
//S2将从f0/15收到S3发送的更优的BPDU，然而由于该接口上配置Root guard，S2的接
口进入阻断状态。
S2#show spanning-tree
VLAN0001
（此处省略）
Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/13 Root FWD 19 128.15 P2p
Fa0/15 Desg BKN*19 128.17 P2p *ROOT_Inc
（5） 步骤5：配置BPDU Guard
S2(config)#int f0/15
S2(config-if)#shutdown
//关闭接口
S2(config-if)#no spanning-tree guard root
//去掉之前的配置
S2(config-if)#spanning-tree portfast
S2(config-if)#spanning-tree bpduguard enable
//以上配置BPDU Guard
S2(config)#int f0/15
S2(config-if)#no shutdown
0:28:49: %SPANTREE-2-BLOCK_BPDUGUARD: Received BPDU on port FastEthernet0/15 with BPDU Guard
enabled. Disabling port.
00:28:49: %PM-4-ERR_DISABLE: bpduguard error detected on Fa0/15, putting Fa0/15 in err-disable
state
00:28:50: %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/15, changed state to down
//交换机从f0/15接口收到S3的BPDU，f0/15被disable了
S2#show interfaces f0/15
FastEthernet0/15 is down, line protocol is down (err-disabled)
//可以看到f0/15接口关闭了。要重新开启，请先移除BPDU源，在接口下执行“shutdown”、
“no shutdown”命令。
14.7 本章小结
本章首先介绍了STP的作用和基本工作原理，交换机通过STP协议有选择性地阻断了某
些接口，从而构建无环路的转发路径，STP需要选取根桥、根口、指定口。802.1D的STP
需要较长时间才收敛，通常为30—50秒。本章还介绍减少STP收敛的措施：uplinkfast、
backbonefast和RSTP协议。默认时CISCO交换机为每个VLAN构建一棵树，这样方便控制
STP树，但导致STP树数量太多。MST则可以为多个VLAN共同构建一棵树。本章最后介绍了
保护STP树的两个简单措施：Root Guard和BPDU Guard。表14-1是本章出现的命令。
表14-1 本章命令汇总
命令 作用
show spanning-tree 查看STP树信息
spanning-tree vlan 1 priority 4096 配置VLAN1的桥优先级
spanning-tree portfast 配置接口为portfast，当有设备接入时立即
进入转发状态
spanning-tree uplinkfast 配置uplinkfast特性
spanning-tree backbonefast 配置backbonefast特性
spanning-tree mode rapid-pvst 把STP的运行模式设为RSTP+PVST
spanning-tree link-type point-to-point把接口的链路类型改为点对点
spanning-tree mode mst 把生成树的模式改为MST
spanning-tree mst configuration 进入MST的配置模式
name TEST-MST 命名MST的名字
revision 1 配置MST的revision号
instance 1 vlan 1-2 把VLAN 1和VLAN 2的生成树映射到实例1
spanning-tree guard root 在接口上配置root guard特性
spanning-tree bpduguard enable 在接口上配置bpduguard特性
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