目录
STP基本概念及作用
STP的BPDU
STP的工作过程
STP的端口状态
STP拓扑变化机制

1、STP基本概念及作用

1.STP － Spanning Tree Protocol（生成树协议），逻辑上断开环路，防止环路风暴的产生(防环)，当线路出现故障，断开的接口被激活，恢复通信，起备份线路的作用（冗余保护）
2.根桥：网桥运行STP后，会消除网络环路，形成一颗逻辑拓扑树，根桥就是指这颗树的根结点，是所有网桥中具有最高优先级标识(即网桥标识最小)的网桥。
3.指定桥：每一个链路有一个指定桥，为根桥到达该链路最优的网桥
4.指定端口：每一条链路选一个指定端口，为根桥到达该链路最优的端口
5.根端口：根桥到达非根桥最优的端口。
6.端口路径花费：每个网桥端口用于接收数据时，都有一个路径花费（可配）
7.根路径开销：每个交换机端口都有一个根路径开销，根路径开销是根交换机到该交换机所经 过的入端口路径开销的总和。

2、STP的BPDU(桥协议数据单元)

作用：在交换机之间使用BPDU来交换STP信息
BPDU：Bridge Protocol Data Unit －桥协议数据单元
使用目的地址为组播地址的BPDU，组播地址为：01-80-c2-00-00-00
BPDU分为2种类型：1.配置BPDU － 用于生成树计算；2.拓朴变更通告（TCN）BPDU － 用于通告网络拓朴的变化

配置BUDU:
（TCN）BPDU
协议ID 2 0X0000
版本号 1 STP(0)、RSTP/MSTP(2)
报文类型 1 标识是配置BPDU（0x00）还是TCN BPDU(0x80)
标记域 1 A000000B当A为1时：TCA报文，当B为1时：TC报文
根网桥ID 8 用于通告根网桥的ID
根路径成本 4 根路径花费
发送网桥ID 8 发送这个BPDU网桥的ID
端口ID 2 发送报文的端口的ID
Message Age 2 BPDU报文从根桥发出经历时间，初始值为0，每经过一个交换机+1
Max Age 2 BPDU最大老化时间，Message Age<Max age ,BPDU报文有效；Message Age>=Max age, BPDU被老化
hellotime 2 BPDU发送间隔
forward delay 转发延迟 2 是指交换机的端口状态迁移所用的时间

3、STP的工作过程

1、STP将一个环形网络生成无环拓朴的选举过程：
1.全网选择一个根网桥（Root Bridge）
2.每条链路选择一个指定桥（Designated Bridge）
3.每条链路选择一个指定端口（Designated Ports）
4.每个非根桥选择一个根端口（Root Ports）
5.阻塞非根非指定的端口（Block Port）
2、STP跟桥选举依据：
网桥ID（BID）：网桥ID是唯一的，交换机之间选择BID值最小的交换机作为网络中的根网桥
网桥ID由网桥优先级+mac两部分组成，网桥优先级值越小优先级越高；如果优先级相同，则再比较mac，mac值小的优先级高

3、选择指定桥的依据：
1.网桥的根路径花费最小
2.网桥的ID最小

4、选择指定端口的依据
在每条链路上选举一个指定端口，周期性的向链路发送BPDU报文
选举比较顺序：
1.该端口所在交换机对应的根路径花费最小
2.该端口所在交换机对应的BID最小
3.端口ID最小

5、选择根端口的依据
在非根网桥上选择一个到根网桥最优的端口作为根端口
选择根端口的依据是：
1.路径花费最小
2.指定桥ID（桥优先级+mac）最小
3.指定端口ID（端口优先级+端口号）最小
4.自身端口ID（端口优先级+端口号）最小
5.路径花费 >指定桥ID>指定端口ID>自身端口ID

4、STP的端口状态

Disabled ：端口不参生成树活动
Blocking：端口不转发数据，不进行MAC地址学习，但接收BPDU和参与生成树的运算。
Listening：端口不转发数据，不进行MAC地址的学习，但接收/发送BPDU和参与生成树的运算。
Learning：端口不转发数据，但进行MAC地址的学习并且接收/发送BPDU和参与生成树的运算。
Forwarding：端口转发数据，进行MAC地址的学习并且接收/发送BPDU和参与生成树的运算。

STP计时器：
本机端口从block到Forward需要等待约30秒时间开始转发数据
当某个非本机正在使用的链路断掉，阻塞的端口需要50秒时间开始转发数据

5、STP拓扑变化机制

1.通知根桥：当某个网桥检测到拓扑变化，在拓扑变化通知定时器的时间间隔中,网桥将向根端口定期发送TCN BPDU，直到收到了指定网桥发来的拓扑变化确认TCA BPDU 。同时非根交换机重复以上过程，继续向根交换机方向的网桥发送TCN BPDU,直到根桥收到TCN BPDU.
2. 拓扑变化通知全树：根交换机收到TCN BPDU ，或自身改变了拓扑结构，根桥会在(max age +forward delay)时间内发送tc flag置位的configuration BPDU。所有非根桥收到根桥方向发来的tc flag置位的configuration BPDU ，立即老化交换机的MAC地址。