生成树协议（STP）
作者：互联网
- 生成树协议：在一个二层交换网络，逻辑的阻塞部分接口；当最佳路径故障时，自动疏通部分接口来实现链路备份；
- 生成树：在一个二层交换网络中，生成一棵树型结构，逻辑的阻塞部分接口，使得从根到所有的节点仅存在唯一的路径；当最佳路径故障时，自动打开部分阻塞端口，来实现线路备份的作用；
- 生成树在生成过程中，应该尽量的生成一棵星型结构，且最短路径树；
- 生成树协议分类：
802.1D PVST/PVST+(CISCO) RSTP(CISCO) /802.1W(公有) MST=802.1S
一、802.1D的基本信息与相关选举规则
四个选举规则：
1.根网桥：
定义： 一个交换网络内，仅存在一台根网桥,整颗树形结构的中心,负责管理整颗树,周期发送BPDU。
选举规则：1.先比较网桥优先级,小的优先。2.若优先级一致,比较MAC地址数值小的优先。
2.根端口:
定义： 在每台非根网桥上有且仅有一个接口,本地离干根网桥最近的接口；负责周期接收来自根网桥的BPUD，同时用于转发用户的数据,不会阻塞。
选举规则：
1）比较从根网桥发出，之后通过该接口进入时最小的cost值；
2）若入向的cost相同,比较接口对端的设备的BID,小的优先。
3）若对端设备的BID相同，那么比较对端接口的PID,小的优先。
4）若对端设备的PID相同，那么比较本地的PID,小的优先。
3.指定端口：
定义：在每条STP链路上有且仅有一个接口，负责转出根网桥的BPDU。
选举规则：
1）比较转发来自根网桥的BPDU是，找出项的最小cost值。
2）若出向cost值相同，比较本地的BID，小的优先。
3）若本地的BID相同，比较本地的PID，小的优先。
4）若本地PID相同，将直接阻塞该端口。
4.非指定端口：
定义：逻辑阻塞,可以收到数据,只是不转发数据。
选举规则：以上所有角色选举完成后，剩余各个接口的角色；该接口处于阻塞状态；
接口阻塞是逻辑上的，并不是接口被关闭；该接口处于可以接收到数据，但不进行转发的状态；
接口状态：
-
Down ：所有接口通电后进入下一状态。
-
侦听：交换机收发BPDU，选出所有角色；根端口、指定端口15s后进入学习状态；非指定端口进入阻塞。
-
学习：学习终端设备发出数据帧中的源mac地址，生成交换机的MAC表（CAM表）；15s后进入转发状态。
-
转发：根端口、指定端口可以开始转发终端的数据帧。
-
阻塞：逻辑阻塞
802.1D的收敛时间：
1、初次收敛 30s 15s侦听+15s学习
2、结构变化
1）存在直连检测 –本地仅存在一个阻塞端口可以接收到来自根网桥的BPDU；需要30s收敛
2）无直连检测 --- 20s hold time等待+30s收敛=50s
802.1D算法的缺点：
1、收敛速度慢
2、链路利用率低 – 备份链路正常不转发数据
优点：解决了备份问题。
二、PVST
原理：
1、基于VLAN的生成树协议 依然沿用了802.1D的运算规则；区别在于，一个VLAN中存在一棵树；
2、PVST cisco私有 ，基于vlan的生成树协议，在每个vlan内，存在一棵树，每棵树的工作原理同802.1d一致；不同vlan的BPDU区别在于网桥优先级；优先级=4096倍数+vlan id 人为仅可修改4096倍数备份，且只能修改为4096的整倍，仅支持 trunk干道封装为ISL（cisco私有封装）
优点：提高了链路利用率。
缺点：收敛速度慢。
三、PVST +
原理：
1、在PVST的基础，兼容802.1q的trunk封装；且设计了部分的加速；端口加速（接入层连接用户的接口）
2、上行链路加速-针对直连检测（接入层设备方可配置）
3、骨干加速—针对次优BPDU 剩去20s的hold time 所有交换机均可配置
优点：收敛速度部分加快。
缺点：
1、加速不彻底
2、树多（仅cisco存在单独的芯片，友商无法负荷）
四、快速生成树
原理：
1、取消了计时器，而是在一个状态工作完成后，直接进入下一状态；
2、分段式同步，两台设备间逐级收敛；使用请求和同意标记；依赖标记位的第1和第6位
3、BPDU的保活为6s；hello time 2s；
4、将端口加速（边缘接口）、上行链路加速、骨干加速集成了
优点：收敛速度的到了极大的加快。
缺点：
1、由于整个交换网络只有棵生成树，在网络规模比较大时会导致较长的收敛时间，拓扑改变的影响面也较大。
2、在网络结构不对称时，单生成树会影响网络的连通性。
3、链路被阻塞后将不承载任何流量，造成了带宽的极大浪费，这在环形网中表现得比较明显。
五、MSTP/MST/802.1S
原理：华为设备默认使用该协议，继承了快速生成树的基础，将多个vlan放置于一个组内，基于每个组一棵生成树，不同组间的BPDU中优先级= 4096倍数+组号。
优点：
1.提高了链路利用率
2.加快了收敛速度
标签：协议,BPDU,802.1,端口,接口,生成,STP,网桥 来源： https://blog.csdn.net/landandwind/article/details/118913286