STP协议的作用与工作过程分析

STP协议的功能与过程
STP协议（生成树协议）是一个两层管理协议和ieee802.1d.ieee 802.1d标准STP最早的标准，它提供了一个动态冗余切换机制的网络。STP协议可以部署在网络设计的备用线路，确保：
*当主线正常工作时，备份线关闭。
*当主线路失败时，它将自动启用备份并切换数据流。
RSTP（快速生成树协议）是STP的扩展，其主要特点是增加端口状态的快速切换机制，实现了网络拓扑结构的快速转型。
STP协议的作用是通过使用无环路的路径来避免和消除网络中的环路。
STP工作过程：
在运行生成树算法的切换默认（STA）发送BPDU每两秒。
选择唯一的根桥，根网桥上的所有端口都是指定的端口。
在每个非根网桥上选择唯一的根端口；在每个段中选择唯一指定的端口。
（1）选择根网桥：网桥只包含桥ID；
桥ID（8b）=优先级（2字节）+交换机的MAC地址（6字节）；
Cisco交换机的优先级缺省值是32768，可以修改范围，065535；
优先级的最小值是根网桥。
优先级值是相同的，最小MAC地址是根网桥。
最小桥ID值是根网桥；
根网桥默认每2秒发送BPDU。

（2）为每个非根网桥选择唯一的根端口：根网桥上没有根端口。
最小端口成本是根端口。
端口的成本是相同的，端口ID最小端口成为根端口。
端口ID通常是MAC地址+端口优先级端口，Cisco交换机优先端口，默认是128，可以修改0128的范围；
具有最小MAC地址的端口成为根端口。

（3）在每个段中选择唯一指定的端口：
端口的成本最低，是指定的端口。
根网桥到网段的端口的成本是最小的。
通常只有根桥端口才成为指定的端口。
转发状态作为根端口和指定端口；失败者端口进入阻塞状态，只听BPDU；

（4）当阻塞端口小于BPDU在指定的时间间隔（默认20秒），生成树算法将选举重新运行。
缺点：在运行生成树算法的过程中，网络被阻塞，所有端口都不转发。
30-50秒的计算过程。
根端口是根网桥的最低开销端口，所谓的根端口是将数据发送到根网桥的端口。

交换网络里根端口和指定端口被称为非指定端口，而非指定端口通过生成树协议在网络中被阻塞。
每个交换机只能有一个根端口，一个物理网络只能有一个指定端口，一个交换机网络只能有一个根交换机。
生成树端口状态：在正常情况下，端口状态有两个阻塞状态和转发状态，当设备发现拓扑发生变化时，会出现两种状态，即监听状态和学习状态。
阻塞状态：所有的端口被封锁在一开始防止两层循环。处于阻塞状态的端口可以接收BPDU包，但不是BPDU包。
状态监控：在监控状态，开关可以确定根，并可以选择根端口，指定端口，和非指定端口。在状态监测过程中，端口可以发送和接收BPDN包，但不转发数据帧。
学习状态：学习状态是白色的，学习mac，完成MAC地址表的收敛，但没有转发数据帧。
前向状态：在前向状态下，两层接口可以转发数据帧。