STP总结

一、STP的作用
生成树协议的由来：由于网络中会存在单点故障而导致网络无法访问，系统瘫痪，因此，在网络中提供冗余链路即引入备份链路来解决单点故障问题。但是，这种做法同时存在优缺点——优点是：减少单点故障，增加网络的可靠性；缺点是：产生交换环路，从而导致广播风暴，同一数据帧的重复拷贝，MAC地址表的翻滚。而生成树可以很好的解决以上问题，生成树协议可以提供冗余链路，并解决环路问题。

二、STP的原理
生成树的基本原理可以归纳为三步，选择根网桥RB、选择根端口RP、选择指定端口DP。然后把根端口、指定端口设为转发状态，其它接口设为阻塞状态，这样一个逻辑上无环路的网络拓扑就形成了。在通信时，只有一条最优链路生效；当原本的链路出现故障时，将处于“阻塞状态”的端口重新打开，起到链路备份的作用，从而确保网络连接稳定可靠。

三、生成树分类
802.1d(STP) 802.1w(RSTP) 802.1s(MST)
cisco支持 PVST PVRST+ MST

四、STP的四种角色及选举过程
1、角色介绍
根网桥（RB）：
树形网络结构中必须有根，于是STP引入了根桥（Root Bridge）的概念。在一个生成树实例中，有且仅有一个根桥，根桥对整个生成树进行管理和部署，通过发送BPDU进行指挥和维护。

根端口（RP）：
根端口位于非根网桥上，每台非根网桥上有且仅有一个根端口，并且，在非根网桥上离根网桥最近的端口是根端口。根端口负责接收来自根网桥的BPDU，并向根桥方向转发用户数据。

指定端口（DP）：
每段物理链路有且仅有一个指定端口，指定端口用于转发来之根桥的BPDU，也转发用户数据，默认根桥的所有端口都是指定端口。

阻塞端口（AP）：
逻辑阻塞，只接收不转发数据。

2、角色选举过程
根网桥（RB）的选举：
默认初始时，所有交换机均认为本地是根网桥，均向外发送本地BPDU，然后根据选举规则选出根网桥，此后只有根网桥发出BPDU，其他交换机仅进行接收和转发。根网桥的位置可以改变。
选举参数：
BID：存在于BPDU中，BID由网桥优先级和MAC地址组成
网桥优先级：范围0-65535，默认是32768，步长4096
MAC地址：存在于交换机背板地址池中
选举规则：
（1）先比较网桥优先级，越小越优；
（2）网桥优先级相同时再比较MAC地址，越小越优。

根端口（RP）的选举：
选举参数：
PID：端口ID，PID由接口优先级和接口编号组成
接口优先级：范围0-240，默认是120，步长是16
接口编号：交换机网口的编号，如e0/0,e0/1
选举规则：
（1）比较从根桥发出的BPDU到进入非根网桥各个接口时的cost值（入向），小优；
（2）若cost值相同，比较BPDU发送者的BID；
（3）若BID相同，比较BPDU发送者的PID；先比较PID中的优先级，小优；若优先级相同，再比较接口的编号，小优；
（4）若PID相同，比较本地（BPDU接收者）的PID,小优。

指定端口（DP）的选举：
选举规则：
（1）比较从根桥发出的BPDU进入各个接口并从这些接口发出时的cost值（出向），小优；
（2）若cost值相同，比较BPDU接收者（本地）的BID，小优；
（3）若BID相同，比较BPDU接收者（本地）的PID，小优，大的阻塞。

非指定端口（NDP）——阻塞端口：
选举规则：
当以上角色选举完成后，剩余没有分配角色的接口就是阻塞端口。
关于对生成树协议的干涉，至少必须关注根网桥的位置，最合适的地点为汇聚层设备。

五、STP的端口状态
在802.1D中，端口除了角色外，还存在状态：
Disables（失效状态）（未开启stp或是端口down），不发送配置BPDU，不进行mac地址学习，不收发数据
Blocking（阻塞状态）（处于阻塞状态的端口），不发送配置BPDU但是接收配置BPDU，不进行mac地址的学习，不收发数据
Listening（监听状态）（中间的不稳定状态），接收和发送配置BPDU，不进行mac地址学习，不接收和发送数据。
Learning（学习状态）（中间的不稳定状态），接收和发送配置BPDU，进行mac地址的学习，不接收和发送数据。
Forwarding（转发状态）（处于转发状态的端口），接收和发送配置BPDU，进行mac地址的学习，接收和发送数据。

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