STP生成樹協議

作用：在二層網絡中有鏈路備份的情況下可能存在網絡環路，STP生成樹協議就是為了破除這個環路

工作原理：

(資料圖)

一、選擇根橋

交換機啟動時，每個交換機都認為自己是根橋，發送自己交換機設備的配置BPDU參數來選舉根橋，主要通過BID來確認根橋。

BID=優先級+MAC地址

先比較優先級，越小越優，在比較MAC地址，越小越優。

二、在非根橋上選舉根端口

確定了根交換機后，然后選舉根端口，根端口是非根交換機接收最好的配置BPDU的端口。根交換機確定后，非根橋在所有端口中選舉出一個最優的BPDU端口作為根端口。通過配置BPDU的四個參數來比較

Root ID 根橋的BID

RPC 到根交換機的距離

BID 發送配置BPDU的交換機的BID

PID 端口的優先級+端口編號

三、選舉指定端口

在非根交換機上確定了根端口后，通過根端口計算出指定端口的參數，然后用算出來的參數去比較設備本身的指定端口參數，如果計算出來的優，那么該端口為指定端口，如果設備本身的指定端口優，那么該端口為AP端口。

根交換機上的所有端口都是指定端口

四、確定端口狀態

disable 關閉狀態 端口物理層處于關閉或者shutdown，不處理任何數據。

blokning 阻塞狀態 端口啟用STP協議后進入到該狀態，該狀態下設備只接收處理配置BPDU，不發送任何數據，不學習MAC地址。

listning 監聽狀態 端口正在選舉端口角色，該狀態下設備接收處理配置BPDU，發送配置BPDU，不學習MAC地址，不轉發用戶數據。

learning 學習狀態 端口認為自己是根端口或者指定端口的時候，該狀態下，設備接收處理配置BPDU，發送配置BPDU，學習MAC地址，不轉發用戶數據。

forwarding 轉發狀態，該狀態是最終狀態， 接收處理配置BPDU，發送配置BPDU，學習MAC地址，轉發用戶數據。

在生成樹中，只有blokning狀態和forwarding狀態是最終狀態，代表最穩定。

五、當生成樹出現問題。

1、當RP端口失效，且有AP端口的情況下，AP成為新的根端口。經過30S的轉發延遲。

2、當RP端口失效，沒有AP端口的情況下，DP成為新的根端口。經歷50S的才能進入到轉發狀態。20S的端口配置BPDU的老化時間，30S的轉發延遲。

3、當根橋失效，會重新選舉根橋，需要50S才能恢復網絡。

當DP變為RP時，狀態從forwarding立即轉變為discarding，在經歷2個轉發延遲，才進入到forwarding，所以至少需要30S

當交換機的端口角色發生變化時，MAC地址表固定的300S老化時間，導致在這段時間內 ，部分主機無法通信。所以STP改進了這個機制。拓撲變更通知簡稱TC泛洪。

拓撲變化的條件

1、所有端口進入到Forwarding狀態，就會認為拓撲發生變化。

2、根端口失效或者恢復時，也會認為拓撲發生變化。

當拓撲發生變化時，MAC地址表如何老化？

1、當滿足以上2個條件時，交換機則認為拓撲發生變化，沿著根端口發送，TCN BPDU，通知上游設備，

2、上游設備收到拓撲變更通知（TCN）后，會立即回復TAC確認消息，告訴下游設備收到了，下游設備立即停止發送TCN。上游設備會繼續沿著根端口朝著根橋發送。

3、根橋收到會立即從所有的指定端口發送TC置位的BPDU。持續35S

4、非根交換機收到TC置為的BPDU后，將自己的MAC地址表項在15S內老化。

但是當主機連接到交換機時，交換機的端口forwarding了，會發生TCN拓撲變化通知，導致網絡產生震蕩。所以在STP，RSTP，MSTP的網絡中，連接三層設備的接口都必須配置邊緣端口。

邊緣端口的好處：

1、配置邊緣端口后，不發送TCN置位的BPDU，

2、配置邊緣端口后，收到TC置位的BPDU，不老化MAC地址表

3、配置邊緣端口后,端口從discarding狀態立即變為Forwarding狀態.