生成树讲解――STP

在网络中，如果存在多条冗余路径，就很有可能会出现环路，从而使一些消息不断复制。在这种情况下，交换机很可能会在多个端口收到相同的帧，这样它就会认为一个设备，同时出现自己的两端。这样会出现转发算法的混乱，STP的作用就是在一个广播域中，生成一个以根交换机为根的树，使广播域内的任意两个交换机之间只有一条活动的路径，并阻塞其他冗余路径。STP是由802.1D定义的。


下面讲一下STP的工作流程。我们看看STP是怎么收敛出来一条无环路的逻辑链路的。

1.首先，STP会选举出来一个根桥。根桥上所有的端口都是指定端口，指定端口不仅能发送和接受普通的数据流量，还能发送和接受配置信息和BPDU（桥协议数据单元）。priority值最低的交换机会被选举为根桥，priority值为0代表无选举资格。如果两个交换机的priority值相等，则根据vlan 1 的mac地址来仲裁。（BID=

2.STP会在每一个非根桥上选择一个根端口。根端口是该交换机到根桥路径开销最低的端口。它是非根桥到根桥的最佳路径。注意！每个交换机只有一个根端口！如果非根桥到根桥有多条相同路径开销的端口，则根据端口ID来选举根端口。端口ID=端口priority+端口号。比如一个接口的端口priority为128，端口号为f0/1，则端口ID为端口128.1 。相同路径开销的端口，端口ID最低的被选举为根端口。

3.选择各个网段的指定端口。指定端口既存在于根桥上也存在于非根桥上。
STP会在每个网段选举出一个指定端口，该端口是该网段到根桥的最短路径。注意！这里网段的概念是交换机与交换机之间连接的网段，而不是主网或子网网段。


在运行STP的交换机上只有三种类型的端口：根端口，指定端口，非指定端口。

在运行STP的每个交换机的每个二层端口都处于以下5种端口状态之一：

1.blocking
该状态下不会转发与接受数据帧，且只会接受BPDU，不会转发BPDU。端口会接收BPDU来判断根桥的位置与ID，其收集的信息足够决定收敛后该端口是停留在什么状态之下。端口会在blocking状态下停留20s

2.listening
当交换机根据在blocking状态下接收到的BPDU判断出这个端口应该参与数据帧的转发时，才会转换到listening状态。该状态与blocking状态相同，不会转发与接受数据帧，但开始转发自己的BPDU了，目的是告诉其他交换机，该端口将要参与数据帧的转发。端口会在此状态下停留15s

3.learning
该状态下的端口不转发数据帧，但是将开始准备数据帧的转发工作，交换机开始填写MAC表。端口会在此状态下停留15s

4.forwarding
这个状态的端口正式开始收发数据帧，同时继续收发BPDU。该状态的端口正式成为了活动拓扑的一个组成部分。

5.disabled
该状态的端口既不会参与生成树，也不会收发数据帧。



附――STP状态机

在STP选举过程中，端口是不能转发用户数据的。端口一开始处于阻塞状态，这个状态只能接收BPDU；

一个接口20秒没收到BPDU，也就是到了最大时间，端口会进入侦听状态，这时接口可以接收BPDU，并开始发送BPDU；

发送15秒的BPDU，接口将会为转发用户数据做准备，也开始学习MAC地址，这个状态叫学习状态；

再经过15秒的学习后，端口进入转发状态，转发状态是一个正常的接口。