STP（Spanning TreeProtocol）802.1D是一种二层管理协议，该协议可应用于在网络中建立树形拓扑，消除网络中的环路，并且可能以一定的方法实现路径冗余，适用于所有厂商的网络设备。

各版本生成树协议兼容性：

	名称	全称	兼容性	IEEE	状态	特征
STP	生成树协议	Spanning TreeProtocol	无	IEEE 802.1D	公有	基于端口
RSTP	快速生成树协议	Rapid Spanning Tree Protocol	STP	IEEE 802.1W	公有	基于端口
PVST	VLAN生成树	Per VLAN Spanning Tree	无	Cisco私有LSP中继协议	Cisco私有	基于vlan
PVST+	VLAN生成树+	Per VLAN Spanning Tree+	兼容RSTP、不兼容MSTP	基于IEEE 802.1W	Cisco私有	基于vlan
MSTP	多生成树协议	Multiple Spanning Tree Protocol	STP、RSTP、不兼容PVST、PVST+	IEEE 802.1S	公有	基于实例

Bridge ID（BID）

网桥ID，用于选举根网桥。BID=StpBridgePriority优先级（默认32768，取值范围0-65535）+48bit的网桥MAC地址。

Port ID（PID）

端口ID，用于各种端口的选举。PID=StpPortPriority优先级（默认128，取值范围0-255）+Cost（路径开销）。

Root ID（RID）

根桥的桥ID就叫RID。

Edged Port

边缘端口，RSTP之后新增端口类型，允许从阻塞状态（20s）直接进入转发状态，边缘端口的UP/DOWN不会触发拓扑改变，且不会被PA协商阻塞。

端口类型

端口角色	英文名称	所在位置	解释
禁用端口	Disable Port	非根网桥、根网桥	生成树中不起作用的端口。
根端口	Root Port（RP）	非根网桥	非根交换机上距离根交换机最近的端口，根端口会将数据传送给根桥用于传输，是交换机端口去往跟桥的最佳路径，每个非根设备上有且只能有一个根端口。
替代端口	Alternative Port	非根网桥	备份根端口，优先级仅次于根端口的被选举为替代端口，工作在稳定拓扑中为Drop状态。（除STP外都有）
指定端口	Design Port（DP）	非根网桥、根网桥	根网桥下所有端口均为指定端口；非根网桥来说每一网段均有一个指定端口，用于和根网桥收发该网段数据使用，每个端口同时只可能属于一种状态下。
备份端口	Backup Port	非根网桥	备份指定端口，优先级仅次于根端口的被选举为备份端口，工作在稳定拓扑中为Drop状态。（除STP外都有）
阻塞端口	Block Port（BP）	非根网桥	不转发数据，被阻塞了的端口，只侦听BPDU报文。

端口状态

端口角色	英文名称	所在位置	解释
禁用	Disabled	非根网桥、根网桥	不收发任何报文。（端口未被启用）
阻塞	Blocking	非根网桥、根网桥	不接收或者转发数据，接收但不发送BPDU，不进行地址学习。（端口启用后会立即进入阻塞状态，如果老化时间内未收到BPDU，则进入侦听状态，默认老化时间20s，调节范围：6-40s）
侦听	Listening	非根网桥、根网桥	不接收或者转发数据，接收并发送BPDU，不进行地址学习。（用于确定根，根端口和指定端口默认时间15s，调节范围4-30s）
学习	Learning	非根网桥、根网桥	不接收或者转发数据，接收并发送BPDU，开始进行地址学习。（用于学习MAC地址，为转发状态做准备，并防止因侦听状态下突然发生的拓扑变更造成的环路、断路问题默认时间15s）
转发	Forwarding	非根网桥、根网桥	接收或者转发数据，接收并发送BPDU，进行地址学习。（正常工作状态）

端口状态流机

2550553665

端口初始化或使能，进入阻塞状态。
老化时间到进入监听状态（20s）。
端口的临时状态停留时间到，进入下一状态（学习状态或转发状态），端口被选举为根端口或指定端口（15s）。
端口不再是根端口、指定端口或指定状态，进入阻塞状态。
端口被禁用或链路失效。

1、链路启动Disabled->2、阻塞Blocking（最大老化时间20s）->3、侦听Listening（转发延迟15s）->4、学习Learning（15s）->5、转发Forwarding

生成树算法SPA(Spanning TreeAlgorithm)：（依此步骤依次进行）

一、选举根网桥

1、priority值小的交换机优先。
2、mac地址小的交换机优先。

每台网络中的交换机启动后都会认为自己是根桥，会在BPDU中写入自己的BID，然后向外泛洪。
当交换机收到其他比自己优先级高的BID后，他会把正在发送的BPDU中的Root BID替换为优先级较高的Root BID，再向外发送。
当所有交换机都比较完BID后，优先级最高的会被选举为根桥。如果有新交换机接入进来，也会在网络中进行通告，并可能引发拓扑变更，造成网络中断。

二、选举根端口

1、cost值小的端口优先。
2、BID的priority值小的交换机优先。
3、BID的mac值小的交换机优先。
4、发送者BID相同，比较发送者PID。
5、发送者PID相同，比较接受者的PID。

三、选举指定端口

1、cost值小的优先。
2、BID值小的优先。
3、PID值小的优先。

四、阻塞端口

端口选举完成后会阻塞除根端口和指定端口外的其他所有端口

1、每个网络中只有一个根网桥。
2、每个非根网桥只有一个根端口。
3、每个网段只能有一个指定端口。
4、根网桥无根端口。
5、根网桥端口全为指定端口。

STP拓扑变更流程

发生拓扑变更的交换机先由根端口向根桥发送TCN BPDU（BPDU报文中TYPE字段=0x80）。
中间交换机在收到了变更交换机发送上来的TCN BPDU后，会继续向自己的上一级交换机发送TCN BPDU，并且回送一个TCA
BPDU（FLAG字段中TCA位为1的配置BPDU）的确认信息给变更交换机。
根桥接收到TCN后意识到了拓扑变化，会向所有网桥发送TC BPDU（BPDU FLAG字段中TC位为1持续时间为Forward
Delay Time + Max Age，默认35s）。
交换机们收到根桥发出来的TC
BPDU后，会将自己的MAC地址表的老化时间由缺省的300s减少为15s（用于加快MAC地址学习速度），直到一段时间内不再收到根桥的TC
BPDU为止。

STP链路开销（Path Cost）值：

链路速度	新版	旧版
10Gbps	2	1
1Gbps	4	1
100Mbps	19	10
10Mbps	100	100