STP状态切换详述（Cisco实现）
1.状态切换
序号 |
状态切换 |
切换原因 |
① |
to Disabled |
管理员shutdown端口或端口失效 |
② |
to Blocking |
当前端口放弃Root Port或Designated Port角色，且经过选举后被阻塞 |
③ |
Disabled to Listening |
管理员激活端口或端口由失效恢复，此时端口为Designated Port，开始发送BPDU |
④ |
Blocking to Listening |
在Blocking State，通过BPDU信息，当前端口决定成为Root Port或Designated Port |
⑤ |
Listening to Learning & Learning to Forwarding |
Forward Delay计时器超时 |
⑥ |
Blocking to Forwarding |
配置了STP增强特性 |
注意：
当端口由Disabled to Listening时，能够转发BPDU，可以认为是DesignatedPort
该端口此后如果能够收到BPDU，则将根据BPDU决定成为RootPort，或将端口状态转为Blocking，或继续维持DesignatedPort角色
2.状态维护机制
2.1 Best BPDU
（1）何为Best BPDU
Spanning Tree拓扑稳定时，交换机所了解到的最优BPDU参数
注意：
实际上交换机收到BPDU时，与本地STP数据库中信息进行比较，这里称为BestBPDU是为了更加形象，易于描述
（2）Best BPDU参数
①RID
是当前Spanning Tree拓扑中，根桥的BID
②Root Path Cost
是当前交换机（Root Port）到根桥的开销
③BID
每个Segment内Designated Bridge的BID（每个端口有所不同）
④PID
每个Segment内Designated Bridge的PID（每个端口有所不同）
（3）作用
用于维护Spanning Tree信息
2.2 维护机制
交换机端口收到BPDU时，便将其与该端口对应的Best BPDU相比较
（1）参数一致
刷新保持计时器
（2）收到的BPDU参数更优
端口角色、状态将会发生改变
（3）本地Best BPDU更优
①Designated Port
发送BPDU，使远端与本地保持一致
②Root Port或Blocking Port
由于这两种端口都没有发送BPDU的能力，因此简单忽略该BPDU
2.3 Inferior BPDU
是指不如本地Best BPDU的消息
2.4 Better（Superior） BPDU
是指比本地保存的Best BPDU更优的消息
3.端口放弃Root Port角色
3.1 放弃Root Port可能导致的状态切换
①Forwarding to Forwarding
②Forwarding to Blocking
③Forwarding to Disabled
3.2 何时放弃Root Port
为了方便各种不同情况的判断，下文均以伪代码的形式表示STP的端口状态判断机制
（1）Root Port丢失到根桥连接
MaxAgeTime：expire
if（no BPDU rcv || haven't rcv BestBPDUon RootPort）
PortRole：RootPort to DesignatedPort
PortState：stay Forwarding
else if（port change state to down）
PortState：Forwardingto Disabled
注意：
特殊情况下，当前交换机如果由于根端口丢失到根桥连接，进而导致交换机所有端口无法了解到根桥信息时，当前交换机将认为自己是根桥
（2）其它端口发现到根桥的更优路径
BPDU：BPDU rcv onother ports
if（a new root port is on one of other ports）
PortRole：give up RootPort
PortState：RootPortto Blocking //这是通常情况
注意：
之所以说通常进入Blocking State是因为原拓扑中，Root Port链路对端是Designated Port，距离根桥的距离更近
如果Spanning Tree拓扑发生较大变化，当前端口不排除成为Designated Port的可能，此时则依然维持Forwarding State
（3）出现新根桥，且当前端口未能选举成Root Port
BPDU：a BPDU rcv onother ports
if（this other port elected to be the new RootPort）
PortRole：give up RootPort
PortState：Forwarding
BPDU：a BPDU rcv on old RootPort
if（old RootPort is failed in the election）
PortState：Forwardingto Blocking
else
PortRole：to be DesignatedPort
PortState：stay Forwarding
4.端口放弃Designated Port角色
4.1 放弃Designated Port可能导致的状态切换
①Forwarding to Forwarding
②Forwarding to Blocking
③Forwarding to Disabled
4.2 何时放弃Designated Port
（1）出现到根桥的新路径
BPDU：a better BPDUrcv on DesignatedPort
if（a new DesignatedBridgeis elected in the segment）
PortRole：give up DesignatedPort
PortState：Forwardingto Blocking
else if（the DesignatedPort iselected to be the new RootPort on the bridge）
PortState：stay Forwarding
（2）出现新根桥，且当前端口未能选举为Designated Port
BPDU：a new BPDU rcvon DesignatedPort
Bridge：a new RootBridge found
supersede the old RootBridge
if（DesignatedPort is elected to be the new RootPort）
PortState：stay Forwarding
else if（DesignatedPort is failed in the election）
PortRole：give up DesignatedPort
PortState：Forwardingto Blocking
（3）Designated Port被失效或被手动关闭
放弃Designated Port角色，进入Disabled状态
5.端口决定成为Root Port
5.1 可能导致的状态切换
①Blocking to Listening
②Forwarding to Forwarding
③Listeing to Listening
5.2 何时决定成为Root Port
（1）Blocking端口发现去往根桥捷径
BPDU：a better BPDUrcv on BlockingPort
if（PortState==Blocking &&Port is elected to be RootPort）
PortState：Blockingto Listening
（2）Blocking端口发现新根桥
a new RootBridge discovered
if（PortState==Blocking &&Port is elected to be RootPort）
PortState：Blockingto Listening
（3）Designated Port放弃当前角色
PortRole：DesignatedPort
BPDU：a better BPDUrcv on DesignatedPort
if（DesignatedPort change to RootPort）
PortState：stay Forwarding
（4）端口激活或恢复后，选举为Root Port
if（PortState change state to Up） //端口激活或恢复
PortState：Disabledto Listening
PortRole：DesignatedPort
ForwardDelayTimer：on
BPDU：a BPDU rcv onListeningPort
if（Port is elected to be RootPort）
PortState：go on with Listening
ForwardDelayTimer：goon
ForwardDelayTimer：expire
PortState：Listening to Learning
ForwardDelayTimer：expire
PortState：Learning to Forwarding
6.端口决定成为Designated Port
6.1 可能导致的状态切换
①Blocking to Listening
②Forwarding to Forwarding
③Listening to Listening
6.2 何时决定成为Designated Port
Bridge：already has a RootPort
if（PortState == Blocking）
MaxAgeTime：expire
if（no BPDU rcv || haven't rcv BestBPDUon DesignatedPort）
PortRole：decide to be DesignatedPort
PortState：Blocking to Listening
else if（PortState ==Forwarding） //端口处于转发状态且不是指定端口，稳定拓扑中，则为根端口
PortRole：RootPort
BPDU：a BPDU rcv onthis port
if（this port give up the RootPort role && BPDU isnot better than BestBPDU）
PortRole：DesignatedPort
PortState：stay Forwarding
else if（port was down && comes Up）
PortState：Disabled to Listening
PortRole：DesignatedPort
BPDU：a BPDU rcv onthis port
if（this BPDU is not better thanBestBPDU）
PortState：go on with Listening
ForwardDelayTimer：goon
ForwardDelayTimer：expire
PortState：Listening to Learning
ForwardDelayTimer：expire
PortState：Learning to Forwarding
6.3 成为Designated Port以后
BPDU：a BPDU rcv onDesignatedPort
if（this BPDU is not better thanBestBPDU）
BPDU：send BPDU on DesignatedPort
注意：
与Root Port及non-Designated Port选择忽略不同，指定端口由于具备BPDU发送能力，此时会主动同步下游设备