STP生成树协议详解

看了网上关于STP生成树的解释感觉不是很懂，随即自己研究了一番

如有错误，欢迎指正，欢迎留言

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首先我们来了解一下为什么会有STP协议，即它能解决什么问题。

在企业里，为了防止线路故障，通常会做线路冗余，由于交换机会转发所有广播，所以会产生以下的问题：

1.广播风暴。广播会在交换网络里无限传播，且越来越严重，直至占满交换机资源。

2.重复帧。目标主机会收到越来越多的重复帧，这些重复帧可能每一个都需要回复。

3.MAC地址表不稳定。由于交换机的自学习，使得发送广播的主机的MAC地址(即源MAC)不停的出现在交换机不同的接口。

所以出现了STP生成树协议，将多余的线路自动阻塞，防止以上的问题；当有线路故障时，又会生成新的生成树，原本阻塞的某一段又会重新开始转发帧，以达到线路冗余的目的。

我们来熟悉一下STP生成树的术语：

桥ID：网桥的优先级(2字节)+本网桥最小MAC地址(6字节)

网桥优先级默认为32768

每一个交换机都有一个桥ID

端口ID：端口优先级(1字节)+端口号(1字节)

端口优先级默认为128

每一个端口都有一个端口ID

BPDU:桥协议数据单元，包含了网桥ID和Cost等信息

选举过程：

1.选择根桥

具有最小网桥ID的交换机成为根桥

2.每个网桥选择一个根端口

①选取端口(注意是端口)到达根桥Cost值最小的端口作为根端口

②若以上相同，则选取BPDU发送方网桥ID最小的

③若以上均相同,则选取BPDU发送方端口ID最小的

带宽           Cost
                  10Gbps      2
                  1Gbps        4
                  100Mbps   19
                  10Mbps     100

3.每一个段选择一个指定端口

①选取网桥(注意是网桥)到达根桥Cost值最小的端口作为根端口

②若以上相同，则选取BPDU发送方网桥ID最小的

③若以上均相同,则选取BPDU发送方端口ID最小的

注意：已经成为根端口的端口不再参与指定端口的选举

4.既不是根端口也不是指定端口的，进入阻塞状态

选举过程中端口的状态：

Disable：不发送任何报文(端口处于关闭状态)

Blocking：接收但不转发BPDU，不学习MAC地址，不接收也不转发帧(阻塞状态，但接收BPDU，需要时转为Listening)

Listening：接收且转发BPDU，不学习MAC地址，不接收也不转发帧(监听状态，发送和接收BPDU)

Learning：接收且转发BPDU，学习MAC地址，不接收也不转发帧(开始学习MAC地址)

Forwarding：接收且转发BPDU，学习MAC地址，接收并转发帧(开始转发数据包)

端口状态变化过程：

Blocking-->Listening-->Learning-->Forwarding

①网桥开始活动后自动由Blocking转为Listening。

②在Listening阶段完成选举(20s)，若为根端口或者指定端口则转为Learning，否则Blocking。

③在Learning阶段(15s)开始学习MAC地址，为数据转发做准备工作。

④Forwarding阶段(15s)就可以开始数据转发了。

读者可以根据下面的拓扑图练习一下STP生成树

通过sh int | include bia 可以查看交换机的MAC地址

通过sh spanning-tree可以查看各端口的状态

谢谢阅读。