相关命令
show version：查看设备基础信息，本实验中用来查看设备的 MAC 地址show spanning-tree：查看生成树状态spanning-tree vlan 1 priority 4096：修改桥优先级spanning-tree vlan 1 root primary/secondary：自动指定主根桥或备份根桥spanning-tree vlan 1 port-priority 112：修改端口优先级
实验一：根桥选举（基于 MAC 地址）
实验目标
验证当所有交换机的 STP 优先级均为默认值（32768）时，根桥选举依据 MAC 地址，数值最小的交换机会被选举为根桥。
实验拓扑
实验步骤
- 确保三台交换机的 STP 优先级均为默认值。
- 等待 STP 协议完成网络收敛。
- 在各交换机上执行
show spanning-tree命令。 - 记录并对比 Bridge ID 和 Root ID 中的 MAC 地址。
预期结果
Root ID 中显示的 MAC 地址为三台交换机中数值最小的一个。
实验二：根桥选举（基于优先级）
实验目标
验证 STP 根桥选举依据桥优先级，数值越小越优先。
实验拓扑
实验步骤
- 选择一台当前非根桥的交换机。
- 在该交换机上执行命令
spanning-tree vlan 1 priority 4096，将其桥优先级修改为 4096。 - 等待网络收敛。
预期结果
-
修改了优先级的交换机会被选举为新的根桥。
-
在其他交换机上使用
show spanning-tree命令查看，Root ID 地址应更新为新根桥的地址。
技术要点
- STP优先级的取值规则：在Cisco设备中，可配置的桥优先级必须是4096的倍数，其有效取值范围为0到61440。该取值范围可在CLI中通过
spanning-tree vlan 1 priority ?命令进行查看和确认。 - Cisco优先级计算方式：交换机在运行STP时，其最终的桥优先级由用户配置的优先级加上VLAN ID（即扩展系统ID）共同构成。这一设计使得交换机可以为不同的VLAN设置不同的STP桥优先级，从而在每个VLAN内独立构建和优化生成树实例。
实验三：主根桥与备份根桥的配置
实验目标
通过快捷命令配置主根桥与备份根桥，掌握其优先级计算方式及高可用性机制。
实验拓扑
实验步骤
- 在一台交换机上执行
spanning-tree vlan 1 root primary，将其配置为 VLAN 1 的主根桥。 - 在另一台交换机上执行
spanning-tree vlan 1 root secondary，将其配置为 VLAN 1 的备份根桥。 - 在配置了主/备份根桥的交换机上执行
show spanning-tree vlan 1命令，验证配置及端口角色。
预期结果
-
主根桥的桥优先级自动调整为 24576（32768 – 4096 – 4096）。
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备份根桥的桥优先级自动调整为 28672（32768 – 4096）。
-
主根桥拥有最高选举优先级，备份根桥为次优候选。当主根桥故障时，备份根桥会快速接手成为新根桥。
实验四：根端口选举（基于 RPC）
实验目标
验证根端口选举规则，根路径开销（RPC）最小的端口被选为根端口。
实验拓扑
实验步骤
- 使用百兆网线连接 SW1 F0/1 与 SW2 F0/1。
- 使用千兆网线连接 SW1 G0/1 与 SW2 G0/1。
- 在 SW1 上执行
spanning-tree vlan 1 root primary，将其设为 VLAN 1 的根桥。 - 在 SW2 上执行
show spanning-tree，查看其 F0/1 和 G0/1 端口的角色、端口开销和根路径开销。
预期结果
-
在 IEEE 802.1D 标准下，百兆链路（F0/1）端口开销为19，千兆链路（G0/1）端口开销为4。
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对于 SW2，通过 G0/1 到根桥（SW1）的根路径开销为4，通过 F0/1 的根路径开销为19。
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由于 4 < 19，SW2 的 G0/1 端口因根路径开销更小而被选举为根端口。
实验五：根端口选举（基于对端 BID）
实验目标
验证当根路径开销相等时，连接对端设备桥ID（BID）较小的端口被选为根端口。
实验拓扑
实验步骤
- 所有链路使用 FastEthernet 接口（默认开销 19），确保根路径开销相等。
- 在 SW1 上执行
spanning-tree vlan 1 root primary，设为主根桥。 - 在 SW2 上执行
spanning-tree vlan 1 root secondary，设为备份根桥。 - 在 SW4 上执行
show spanning-tree，观察其 F0/1 和 F0/2 端口的角色、开销和根路径开销。
预期结果
-
SW4 到根桥的两条路径（经由 SW2 和 SW3）的根路径开销相同。
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SW2 的桥ID（BID）小于 SW3 的桥ID。
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SW4 上连接对端 BID 较小的 SW2 的端口（F0/2）被选举为根端口。
实验六：根端口选举（基于对端 PID）
实验目标
验证在根路径开销和对端桥ID（BID）均相同的情况下，连接对端端口ID（PID）较小的端口被选为根端口。
实验拓扑
实验步骤
- 将 SW1 F0/1 连接至 SW2 F0/10，SW1 F0/2 连接至 SW2 F0/5。
- 在 SW1 上执行
spanning-tree vlan 1 root primary，设为根桥。 - 在 SW2 上执行
show spanning-tree，观察其 F0/10 和 F0/5 端口的角色、开销和根路径开销。
预期结果
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两条链路的根路径开销和对端（SW1）的桥ID相同。
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对端 SW1 上，端口 F0/1 的 PID 小于端口 F0/2 的 PID。
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因此，SW2 上连接对端 PID 更小的端口（F0/10）被选举为根端口。
实验七：根端口选举（基于本端 PID）
实验目标
验证在根路径开销、对端桥ID（BID）及对端端口ID（PID）均相同的极限情况下，本端端口ID（PID）较小的端口被选为根端口。
实验拓扑
实验步骤
- 通过 Hub 连接：SW1 F0/1 ↔︎ Hub F0， SW2 F0/1 ↔︎ Hub F1， SW2 F0/2 ↔︎ Hub F2。
- 在 SW1 上执行
spanning-tree vlan 1 root primary，设为根桥。 - 在 SW2 上执行
show spanning-tree，观察 F0/1 与 F0/2 端口的角色和端口ID。
预期结果
-
SW2 的 F0/1 和 F0/2 会收到完全相同的 BPDU（RPC、对端BID、对端PID均相同）。
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SW2 的 F0/1 端口ID为 128.1， F0/2 端口ID为 128.2。
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SW2 的 F0/1 端口因本端PID更小而成为根端口。
实验八：指定端口选举（基于 RPC）
实验目标
验证在同一网段内，根路径开销（RPC）较小的端口被选举为该网段的指定端口。
实验拓扑
实验步骤
- 按图连接交换机：SW1 F0/2 ↔︎ SW2 F0/1， SW2 F0/2 ↔︎ SW3 F0/1， SW3 G0/2 ↔︎ SW1 G0/1。
- 在 SW1 上执行
spanning-tree vlan 1 root primary，设为根桥。 - 在 SW2 和 SW3 上执行
show spanning-tree，记录端口开销及根路径开销。
预期结果
-
在 SW2 Fa0/2 与 SW3 Fa0/1 的共享网段上，SW3 的根路径开销（4）小于 SW2 的根路径开销（19）。
-
因此，SW3 的 F0/1 端口被选举为该网段的指定端口，进入转发状态。SW2 的 F0/2 端口进入阻塞状态。
实验九：指定端口选举（基于 BID）
实验目标
验证当根路径开销相等时，桥ID（BID）较小的端口被选举为指定端口。
实验拓扑
实验步骤
- 按图连接交换机：SW1 F0/2 ↔︎ SW2 F0/1， SW2 F0/2 ↔︎ SW3 F0/1， SW3 F0/2 ↔︎ SW1 F0/1。
- 在 SW1 上执行
spanning-tree vlan 1 root primary，设为主根桥。 - 在 SW2 上执行
spanning-tree vlan 1 root secondary，设为备份根桥。 - 在 SW2 和 SW3 上执行
show spanning-tree，记录各端口状态及桥ID。
预期结果
-
SW2 与 SW3 之间网段的根路径开销相等。
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SW2（备份根桥）的桥ID小于 SW3 的桥ID。
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因此，该网段中 SW2 的 F0/2 端口被选举为指定端口，进入转发状态。SW3 对应的 F0/1 端口进入阻塞状态。
实验十：指定端口选举（基于 PID）
实验目标
验证当根路径开销（RPC）和桥ID（BID）均相同时，端口ID（PID）更小的端口被选举为指定端口。
实验拓扑
实验步骤
- 连接设备：SW1 F0/3 ↔︎ SW2 F0/3，SW2 F0/1 ↔︎ Hub F1， SW2 F0/2 ↔︎ Hub F2。
- 在 SW1 上执行
spanning-tree vlan 1 root primary，设为根桥。 - 在 SW2 上执行
show spanning-tree，记录各端口开销、状态及端口ID。
预期结果
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对于连接 Hub 的两个网段，SW2计算出的RPC和BID相同。
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在SW2 上，F0/1 端口ID为 128.1， F0/2 端口ID为 128.2。
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由于 128.1 < 128.2，F0/1 被选举为该网段的指定端口，进入转发状态。F0/2 端口进入阻塞状态。