网络的可靠性要求网络设备能够满足7×24小时的不间断工作，这就需要在网络中增加冗余的链路。生成树（STP）技术，是让网络保持在一种无环、最优的工作状态，网络管理员可以基于VLAN流量调整生成树状态，达到网络的负载均衡，使网络达到最佳工作效率。
在两个交换机SWA和SWITCH-B上均划分Vlan10和Vlan20，将PC机分别接入对应的Vlan中；在两个交换机上配置生成树协议，实现Vlan的负载均衡，使得Vlan10的计算机由SWA转发，Vlan20的计算机通信时由SWITCH-B转发。
PC机IP地址配置，如表2-3-2所示。
表2-3-2 PC机IP地址分配表
| PC机编号 | 所属VLAN | IP地址 | 子网掩码 |
| PC1 | 10 | 192.168.10.1 | 255.255.255.0 |
| PC2 | 20 | 192.168.20.1 | 255.255.255.0 |
| PC3 | 10 | 192.168.10.2 | 255.255.255.0 |
| PC4 | 20 | 192.168.20.2 | 255.255.255.0 |
步骤实现
步骤1：按照如图2-3-6所示，连接拓扑结构图。
步骤2：按照如表2-3-2所示，配置计算机的IP地址、子网掩码和网关。
步骤3：配置交换机A的主机名称，并划分VLAN10和VLAN20，将f0/1-5划入VLAN10，f0/6-10划入vlan20。
Switch(config)#hostname Switch-A !配置主机名
SWITCH-A(config)#vlan 10 !创建VLAN10
SWITCH-A(config-vlan)#exit
SWITCH-A(config)#vlan 20 !创建VLAN20
SWITCH-A(config-vlan)#exit
SWITCH-A(config)#in range f0/1-5 !端口1-5加入vlan 10
SWITCH-A(config-if-range)#switchport access VLAN 10
SWITCH-A(config-if-range)#exit
SWITCH-A(config)#int range f0/6-10 !端口6-10加入vlan 20
SWITCH-A(config-if-range)#switchport access vlan 20
SWITCH-A(config-if-range)#exit
SWITCH-A（config）#in range f0/23-24 !配置交换机间互连端口为中继状态
SWITCH-A（config-if-range）#switchport mode trunk
步骤4：配置交换机B的主机名称，并划分VLAN10和VLAN20，将f0/1-5划入VLAN10，f0/6-10划入vlan20。
Switch>en
Switch#conf t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Switch(config)#hostname SWITCH-B
SWITCH-B(config)#vlan 10
SWITCH-B(config-vlan)#exit
SWITCH-B(config)#vlan 20
SWITCH-B(config-vlan)#exit
SWITCH-B(config)#in range f0/1-5
SWITCH-B(config-if-range)#switchport access vlan 10
SWITCH-B(config-if-range)#in range f0/6-10
SWITCH-B(config-if-range)#switchport access vlan 20
SWITCH-B(config-if-range)#exit
SWITCH-B（config）#in range f0/23-24 !配置交换机间互连端口为中继状态
SWITCH-B（config-if-range）#switchport mode trunk
步骤5：在SWITCH-A上开启生成树模式rapid-pvst(快速每VLAN生成树)。
交换机上默认开启生成树协议，我们选择rapid-pvst（RSTP）生成树协议，既可以达到快速收敛，还可以在每个VLAN上构建生成树，以达到负载均衡。
SWITCH-A(config)#spanning-tree mode ?
pvst Per-Vlan spanning tree mode !每VLAN生成树
rapid-pvst Per-Vlan rapid spanning tree mode !快速每VLAN生成树
SWITCH-A(config)#spanning-tree mode rapid-pvst
步骤6：验证在SWITCH-B上开启生成树模式rapid-pvst(快速每VLAN生成树)的结果。
SWITCH-B#show spanning-tree
VLAN0001
Spanning tree enabled protocol rstp !生成树协议版本为rstp
Root ID Priority 32769 !根桥优先级（默认优先级32768+VLAN ID）
Address 0000.0C84.1692 !根桥MAC地址
Cost 19 !本地网桥到达根桥开销
Port 23(FastEthernet0/23) !与根桥互连端口
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
!hello时间老化时间及转发延迟
Bridge ID Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1) !本网桥优先级
Address 00D0.FF65.029B !本网桥MAC地址
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 20
Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/24 Altn BLK 19 128.24 P2p !端口状态为阻塞，即不转发数据
Fa0/23 Root FWD 19 128.23 P2p !端口状态为转发
VLAN0020
Spanning tree enabled protocol rstp
Root ID Priority 20
Address 0000.0C84.1692
Cost 19
Port 23(FastEthernet0/23)
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID Priority 4116 (priority 4096 sys-id-ext 20)
Address 00D0.FF65.029B
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 20
Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/6 Desg FWD 19 128.6 P2p
Fa0/24 Altn BLK 19 128.24 P2p
Fa0/23 Root FWD 19 128.23 P2p
VLAN0020
Spanning tree enabled protocol rstp
Root ID Priority 20
Address 0000.0C84.1692
Cost 19
Port 23(FastEthernet0/23)
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID Priority 4116 (priority 4096 sys-id-ext 20)
Address 00D0.FF65.029B
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 20
Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/6 Desg FWD 19 128.6 P2p
Fa0/24 Altn BLK 19 128.24 P2p
Fa0/23 Root FWD 19 128.23 P2p
从验证消息可以看到，在vlan 1、vlan10、vlan20的生成树中，SWITCH-B都为非根桥，意味着三个VLAN的流量都从SWITCH-A转发。从拓扑上可以看到，SWITCH-B的f0/24端口为橙色，阻塞状态。
步骤7：调整生成树状态，达到负载均衡。配置SWITCH-B做为VLAN20的根桥，VLAN20流量从SWITCH-B转发。
SWITCH-B>en
SWITCH-B#conf t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
SWITCH-B(config)#spanning-tree vlan 20 root primary !配置本地交换机为vlan 20的主根桥
步骤8：验证调整状态后SWITCH-B上生成树的结果。
SWITCH-B#sh spanning-tree
…… !VLAN1部分没有配置，与前文相同，略去
VLAN0010
Spanning tree enabled protocol rstp
Root ID Priority 24586
Address 0000.0C84.1692
Cost 19
Port 23(FastEthernet0/23)
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID Priority 32778 (priority 32768 sys-id-ext 10)
Address 00D0.FF65.029B
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 20
Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/1 Desg FWD 19 128.1 P2p
Fa0/24 Altn BLK 19 128.24 P2p
Fa0/23 Root FWD 19 128.23 P2p
VLAN0020
Spanning tree enabled protocol rstp
Root ID Priority 20
Address 00D0.FF65.029B
This bridge is the root !本网桥为根桥
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID Priority 20 (priority 0 sys-id-ext 20)
Address 00D0.FF65.029B
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 20
Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/6 Desg FWD 19 128.6 P2p !转发端口
Fa0/24 Desg FWD 19 128.24 P2p !转发端口
Fa0/23 Desg FWD 19 128.23 P2p !转发端口
从显示信息可以看到，vlan20的根桥已经转换为SWITCH-B，VLAN10的根桥还是SWITCH-A。从拓扑图上可以看到，SWITCH-B被阻塞的f0/24端口已经转换为绿色，进入数据转发状态。
步骤9：测试PC机连通性，发现网络始终连通。
连接好后我们会发现两条链路中有一个端点显示为黄色标记，此标记表示该端口处于block（关闭）状态。当前拓扑图中仅有Fa0/23口互联的链路是在工作状态，而另一条Fa0/24口互联链路是处于关闭状态的，称为冗余链路，仅做备份作用。
- 小贴士
此任务中也可在SWITCH-A上使用命令spanning-tree vlan 20 root secondary 使交换机SWITCH-A成为VLAN20的次根桥（备份根桥）；
交换机在生成树选举中使用小的优先级作为根桥。可以使用命令spanning-tree vlan 20 priority 4096来直接改变交换机的优先级参与选举。注意因为BID的位格式决定，优先级必须为4096的整数倍，查看生成树状态时的BID在配置的优先级加上VLAN ID。
相关知识
1．STP收敛过程：
收敛是生成树过程的一个重要环节。收敛是指网络在一段时间内确定作为根桥的交换机、经过所有不同的端口状态，并且将所有交换机端口设置为其最终的生成树端口角色，而所有潜在的环路都被消除。收敛过程需要耗费一定时间，这是因为其使用各种不同的计时器来协调整个过程。
STP协议收敛过程分为以下三个步骤：
步骤 1. 选举根桥
根桥是所有生成树路径开销计算的基础，用于防止环路的各种端口角色也是基于根桥而分配的。
根桥选举在交换机完成启动时或者网络中检测到路径故障时触发。根桥选举是根据交换机的BID号进行的，其中BID=网桥优先级+VLAN ID，ID号最小者当选根桥。
步骤 2. 选举根端口
所有非根桥都产生一个根端口，即是本网桥选一个距根桥开销最小的端口作为根端口。
步骤 3. 选举指定端口和非指定端口。
当交换机确定了根端口后，还必须将剩余端口配置为指定端口 (DP) 或非指定端口（非 DP），以完成逻辑无环生成树。
交换网络中的每个网段只能有一个指定端口。当两个非根端口的交换机端口连接到同一个 LAN 网段时，会发生竞争端口角色的情况。这两台交换机会交换 生成树消息，以确定哪个交换机端口是指定端口，哪一个是非指定端口。
一般而言，交换机端口是否配置为指定端口由 BID 决定。不过，请记住首要条件是具有到根桥的最低路径开销。只有当端口开销相等时，才考虑发送方的 BID。
STP 具有多种类型或变体。其中某些变体是 Cisco 专有的，其它则是 IEEE 标准。
Cisco 专有的有：每VLAN 生成树协议 (PVST)和增强型每 VLAN 生成树协议 (PVST+)；
IEEE的生成树协议有多生成树MSTP和快速生成树RSTP。
学习小结
本任务介绍了交换机实现生成树协议，为互联网络中提供多条冗余备份链路，并解决互联网络中的环路问题。默认情况下，两个交换机间的多条冗余链路仅有一条是处于工作状态，其他链路都处于关闭状态，只有当其他链路出现故障或断开的情况下才会启用。但如果设置了生成树的Vlan负载均衡技术，则可以实现多条链路同时工作，这在一定程度上实现了网络带宽的拓容，从而提升网络的速度。
SWITCH-A(config)#spanning-tree mode rapid-pvst 快速生成生成树协议