生成树协议（Spanning-Tree Protocol，以下简称STP）是一个用于在局域网中消除环路的协议。运行该协议的交换机通过彼此交互信息而发现网络中的环路，并适当对某些端口进行阻塞以消除环路。由于局域网规模的不断增长，STP已经成为了当前最重要的局域网协议之一。 STP的算法
STP将一个环形网络生成无环拓朴的步骤：
选择根网桥（Root Bridge）
选择根端口（Root Ports）
选择指定端口（Designated Ports）
选择根网桥的依据
网桥ID（BID）
网桥ID是唯一的，交换机之间选择BID值最小的交换机作为网络中的根网桥
黄河三角洲高效生态经济区STP选择根网桥举例
根据网桥ID选择根网桥
选择根端口的依据
在非根网桥上选择一个到根网桥最近的端口作为根端口
选择根端口的依据是：
根路径成本最低
直连（上游）的网桥ID最小
端口（上游）ID最小
根路径成本
根路径成本（开销）－是网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和，默认10M/100M自适应的路径开销为200000 党的基本纲领
STP选择根端口举例
在非根桥上， 选择一个根端口（RP）
受话器
选择指定端口的依据
在每个网段上，选择1个指定端口
根桥上的端口全是指定端口
形位公差 非根桥上的指定端口：
根路径成本最低
端口所在的网桥的ID值较小
端口ID值较小
STP选择指定端口举例
在每个网段选择1个指定端口（DP）
STP计算结果
微粒体 经过STP计算，最终的逻辑结构为无环拓朴
CHILDRENUNDERTHEAGEOF10 STP举例
经过STP计算后的逻辑拓朴
BPDU（桥协议数据单元）
交换机之间使用BPDU来交换STP信息
BPDU
Bridge Protocol Data Unit －桥协议数据单元
使用组播发送BPDU，组播地址为：
01-80-c2-00-00-00
BPDU分为2种类型：
配置BPDU － 用于生成树计算
拓朴变更通告（TCN）BPDU － 用于通告网络拓朴的变化
BPDU包含的关键字段
STP使用BPDU选择根网桥2-1
交换机启动时，假定自己是根网桥，在向外发送的BPDU中，根网桥ID字段填写自己的网桥ID
STP使用BPDU选择根网桥2-2
当接收到其他交换机发出的BPDU后，比较网桥ID，选择较小的添加到根网桥ID中
STP使用BPDU计算根路径成本2-1
根网桥发送根路径成本为0的BPDU
STP使用BPDU计算根路径成本2-2
其他交换机接收到根网桥的BPDU后，在根路径成本上添加接收接口的路径成本，然后转发
生成树端口的状态
生成树计时器
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。
spanning-tree设置
STP（Spanning-Tree Protocol）
在上图所示的网络环境中，当交换机之间连有多条链路时，将存在一定的问题，如SW1的MAC地址表中会显示接口F0/1与主机A相对应，而当数据发往SW2后，SW2的MAC地址表则记录接口F0/23与主机A相对应，当SW2再次将流量从接口F0/24发回SW1时，SW1的MAC地址表又会记录接口F0/24与主机A相对应。
因此可以看出，当交换机之间存在多条活动链路时，交换机将从不正常的接口上学习到MAC地址，导致MAC地址表的不正确与不稳定，并且还会导致重复的数据包在网络中传递，引起广播风暴，使网络不稳定。
为了防止交换机之间由于多条活动链路而导致的网络故障，必须将多余的链路置于非活动状态，即不转发用户数据包，而只留下单条链路作为网络通信，当唯一的活动链路不能工作时，再启用非活动链路，从而达到网络的冗余性。要实现此功能，需要依靠生成树协议（STP）来完成，STP将交换网络中任何两个点之间的多余链路置于Blocking（关闭）状态，而只留一条活动链路，当使用中的活动链路失效时，立即启用被Block的链路，以此来提供网络的冗余效果。
STP并非思科私有协议，STP为IEEE标准协议，并且有多个协议版本，版本与协议号的对应关系如下：
Common Spanning Tree (CST) = IEEE 802.1D
Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) = IEEE 802.1w
Per-VLAN Spanning-Tree plus (PVST+) = Per-VLAN EEE 802.1D
Rapid PVST+ = Per-VLAN IEEE 802.1w
Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP) = IEEE 802.1s
下面来详细介绍STP协议：
请观察如下网络环境：
在如上所示的网络环境中，不难看出，当所有主机都使用单条链路与一台核心相连时，只要不再增加其它额外设备与链路，就不可能存在环路。交换机就当相于Hub一样连接了多台主机，而这样的网络结构，被称为hub-spoke网络结构，只要主机与Hub是连通的，那么就表示主机之间是连通的。基于此原因，STP借助了hub-spoke网络结构无环的网络思想，将一个拥有多台交换机通过多条链路相连的网络，通过Block掉任意两点之间多余的链路而只留下单条链路，最终修整出一个hub-spoke的网络环境，创造一个无环的交换网络。
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