一、目的
（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
二、拓扑
三、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)#i nt f0/14
S1(config-if)# shutdown
//关闭该接口，以免影响我们的实验
S1(config)#i nt 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
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。
//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
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
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
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
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
//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#s how 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
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
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
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
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
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
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。
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