交换机沉余拓扑中存在的问题

1.       广播风暴

2.       MAC地址表不稳定

3.       重复帧拷贝

STP算法

STP通过阻塞沉余路径上的一些端口，确保到达任何目标地址只有一条逻辑链路

处于阻塞状态的端口阻止网络流量的进入或离开，网络流量不包括BPDU（Bridge Protocol Data Unit ,桥接数据单元），STP借助交换BPDU来阻止环路。

STP使用STA（Spanning Tree Algorithm,生成树算法）决定交换机上的哪些端口被阻塞来阻止环路的发生。STA选择一台交换机作为根交换机，也称跟桥（Root Bridge）,以该交换机作为参考点计算所有的路径。

跟交换机的选举

BID一般由3部分组成：优先级、发送交换机的MAC地址和Extended System ID(扩展的系统ID)

端口花费和路径花费

端口花费默认和端口带宽有关，认为可以修改。路径花费等于从跟交换机到达最终交换机前进方向上进入方向的端口花费总和。

BPDU

BPDU帧包含12个字段，用来传输供STP使用的路径和优先级等信息。

Flags:标记域。TC（Topology Change,拓扑改变）比特位，表示拓扑发生改

变事件；TCA（Topology Change Acknowledgment,拓扑改变确认）比特位，便是收到拓扑改变通知，在进行确认。

Root ID:到跟交换机的BID

Cost of path:到跟交换机的路径花费

Bidge  ID:转发BPDU的交换机BID

Port  ID:转发BPDU的交换机的端口PID，等于端口优先级（默认是128）+端口编号。

Message  age:BPDU已经存在的时间

Max  age:BPDU的最大存在的时间

Hellotime:跟桥发送配置信息的间隔时间，这个值默认是2秒。

Forward delay:转发延迟

端口角色

1.       根端口（Root port,简称RP）

非跟交换机上离跟交换机最近的端口称作根端口，每个非根交换机上有且仅有一个端口。

2.       指定端口（Designated port,简称DP）

每个网段都有一个指派端口，指派端口是该网段到跟交换机最进得交换机上的端口。

3.       非指派端口

既不是根端口，也不是指派端口的激活端口称作非指派端口。费指派端口处在Blocking(阻塞)状态

4.       禁用端口

被管理员使用“shutdown”命令关闭的端口称作禁用端口，禁用端口不参与生成树算法。

端口状态转换

1.       Down(禁用)状态

2.       Blocking（阻塞）状态，这个状态会逗留大约20s，非 指派端口停留在洗状态

3.       Listening（侦听）状态，除了接受BPDU外，还向邻居交换机发送BPDU，通知邻居交换机他将参与与激活拓扑，此状态大约停留15s

4.       Learning（学习）状态，开始学习MAC地址。这个状态大约停留15s

5.       Forwarding（转发）状态，端口可以转发数据帧

生成树的选举

  STP的网络最终收敛为一个逻辑上没有环路的网络拓扑

1.       每个广播域只能有一个跟交换机

2.       每个非跟交换机有且只有一个根端口

3.       每个网段有且只有一个指派端口

4.       既不是根端口，也不是指派端口的端口将被阻塞

选举根端口

1.       最低花费的端口成为根端口

2.       在花费相同的情况下，比较发送者的BID

3.       在发送者的BID相同的情况下，比较发送者的PID

4.       在发送者的PID相同的情况下，比较手法者的PID

选举指派端口

1.       比较花费

2.       比较BID

阻塞端口

既不是根端口，也不是指派端口的端口将被阻塞。