STP生成树协议（超详细小白也能看懂）

一、为什么要用STP

        为了提高网络可靠性，交换网络中通常会使用冗余链路。然而，冗余链路会给交换网络带来环路风险，并导致广播风暴以及MAC地址表不稳定等问题，进而会影响到用户的通信质量。生成树协议STP（Spanning Tree Protocol）可以在提高可靠性的同时又能避免环路带来的各种问题。

二、STP的作用

a)Stp通过阻塞端口来消除环路，并能够实现链路备份目的

b)消除了广播风暴

c)物理链路冗余，网络变成了层次化结构的网络

三、STP操作

1.选举一个根桥

2.每个非根交换机选举一个根端口

3.每个网段选举一个指定端口

4.阻塞非根，非指定端口

四、STP名词解释：

• 根桥：生成树里面的‘老大’，桥id最小
• 备份根桥：生成树里面的“二把手”，老大挂了的时候，我当老大，桥ID第二小。
• 非根交换机：干活的小弟，都有一个根端口
• 根端口：离根桥最近的端口
• 指定端口：根桥所有参与生成树选举的端口，都一定是指定端口
• 非根非指定端口：被阻塞的端口---备用链路的端口
• 路径开销：是端口Cost值，可以用来选择最优的路径，值越小越优。根路径开销是端口到达根桥的过程中累计的路径开销。
• BID:桥ID：是由桥优先级和桥MAC地址构成，桥优先级为高16位，MAC地址是低48位。
• PID:端口ID：是由端口优先级和端口号构成，端口优先级为高4位，端口号

五、生成树选举办法

1.根桥交换机，备份根桥交换机，非根交换机

2.根端口，指定端口，非根非指定端口（阻塞端口/预备端口）

六、生成树选举因素

1.第一种根桥选举因素：优先级，MAC地址

2.第二种端口选举因素：路径开销>桥ID>对端端口ID>本端端口ID

3.如果我们要改变根桥直连端口的接口属性，要修改 路径开销。

七、根桥选举：

1.刚启动STP时，每台交换机都认为自己是根桥

2.根桥所有参与生成树选举的端口，都一定是指定端口

3.根桥交换机指定端口直连的交换机端口，都一定是指定端口   

4.根桥：在参与生成树选举的网络里面 桥id肯定是最小的

5.备份根桥：在参与生成树选举的网络里面 桥id肯定是次优的存在影响根桥选举的因素：

1)优先级（交换机默认优先级是32768）越小越优先，0的优先级最高。    2)优先级一样，看MAC地址表，最小的就是根桥。

3）两种方式：优先级最小、MAC地址最小

八、根端口的选举

1.非根交换机在选举根端口时分别依据该端口的根路径开销、桥ID、对端PID和本端PID（接了hub的情况才会用到本端PID）

2.未被选举为根端口或指定端口的为预备口

九、端口状态

1.disable（端口未启用状态或初始状态，端口不处理任何数据端口状态为down）

2.blocking（阻塞状态，维持20秒）

3.listening（监听状态，参与生成树计算，接受并发送BPDU报文维持15秒）

4.learning（学习状态，端口不转发用户流量，学习MAC表，参与生成树计算，接受并发送BPDU报文，防止环路维持15秒）

5.forwarding（转发状态）

十、定时器

a)Hello Time:指允许STP的设备发送BPDU的时间间隔。当网络拓扑稳定之后，若要修改该定时器，只有在根桥修改才能生效。

b)Forward Delay:指接口进行状态更换的延迟时间。也就是在处于Listening和Learning的持续时间，缺省值为15秒。

c)Max Age: 指接口的BPDU老化时间。BPDU从根桥被发出的时候，Message Age值为0，每经过一个桥设备，其值加1。当非根桥设备收到BPDU后，会比较Message Age和Max Age的大小。如果前者小于等于后者，该非根桥设备继续转发该BPDU；如果前者大于后者，该BPDU将被丢弃，此时可以认为网络直径过大，根桥连接失败。

在同一个拓扑中，Max Age是相同的，可在根桥上修改该值。

十一、故障恢复时间

1. 根桥故障恢复时间是max age+2*forwading Delay=20+15*2=50s（发送TCPBDU）

2.直连链路故障回复时间是2*forwading Delay=15*2=30s

3.间接链路故障恢复时间是max age+2*forwading Delay=20+15*2=50s

十二、广播风暴

1.物理上存在环路

2.技术层面，交换机不能拒接广播，当收到广播时，会进行泛洪

十三、广播风暴危害

1.影响网络的效率

2.占用了大量的网络带宽

3.MAC地址会出现震荡（漂移）

4.数据无法正常传递

5.网络会瘫痪

十四、BPDU组成

    为了计算生成树，交换机之间需要交换相关的信息和参数，这些信息和参数被封装在BPDU （ Bridge Protocol Data Unit ）中。

    BPDU 有两种类型：配置 BPDU 和 TCN BPDU 。

    配置BPDU 包含了桥 ID 、路径开销和端口 ID 等参数。STP 协议通过在交换机之间传递配置 BPDU 来选举根交换机，以及确定每个交换机端口的角色和状态。在初始化过程中，每个桥都主动发送配置 BPDU 。在网络拓扑稳定以后，只有根桥主动发送配置 BPDU ，其他交换机在收到上游传来的配置 BPDU 后，才会发送自己的配置 BPDU 。

    TCN BPDU是指下游交换机感知到拓扑发生变化时向上游发送的拓扑变化通知。

十五、STP的一些命令

注意：想要一个交换机一定为根桥，修改优先级，优先级可以为0。

在后面加入新设备时，要使原根桥不变可以增大加入的新设备的优先级。

交换机默认情况下直连的路径开销最小，但人工修改后则修改的可以为最小。