無論是弱電網(wǎng)絡(luò)工程師還是網(wǎng)絡(luò)工程師，在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的時(shí)候，都感覺STP很難理解，是一道漫不過的坎。今天通過本文，大家按照步驟仔細(xì)閱讀，相信大家就可以理解STP生成樹協(xié)議了。

STP英文全稱是Spanning tree protocol，中文解析為生成樹協(xié)議。生成樹協(xié)議可以簡單理解為生成樹協(xié)議根據(jù)相關(guān)參數(shù)從樹根開始，通過阻塞某些端口，往下生成一棵無環(huán)路的拓樸樹。

如下圖所示：

因?yàn)橛凶枞�端口的鏈路不可用，所以根�?jù)上圖可以畫出一棵無環(huán)路的拓?fù)錁淙缦聢D所示：

大家看完上面拓?fù)浜�，可能會疑問，什么是樹根？，SW1為什么會成為樹根？、樹根的作用是什么？、哪些端口會被阻塞？、哪些端口不會被阻塞？、端口角色是什么？等等一系列問題。接下來我們就開始詳細(xì)學(xué)習(xí)STP生成樹的各個(gè)概念吧。

根橋：root bridge，也就是上圖所說的“樹根”。在一個(gè)STP網(wǎng)絡(luò)中，根橋只有一個(gè)，它是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的邏輯中心。網(wǎng)絡(luò)收斂后，根橋會按照一定的時(shí)間間隔產(chǎn)生并向外發(fā)送配置BPDU，其他設(shè)備僅對該報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，傳達(dá)拓?fù)渥兓�記錄，從而保證拓?fù)涞姆�(wěn)定。

第一步：選舉根交換機(jī)

根橋的選舉規(guī)則是：交換機(jī)啟動時(shí)會相互發(fā)送配置BPDU，BPDU中包含bridge id（橋ID）字段，橋ID最小的將會成為全網(wǎng)的根橋。

BPDU報(bào)文格式

IEEE 802.1D標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定橋ID是由2字節(jié)的交換機(jī)優(yōu)先級（Bridge Priority）與6字節(jié)的交換機(jī)MAC地址構(gòu)成，即BID（8字節(jié)） = 交換機(jī)優(yōu)先級（2字節(jié)） + 交換機(jī)MAC（6字節(jié)）。默認(rèn)交換機(jī)優(yōu)先級均為32768；交換機(jī)mac由24位固定廠商代碼（華為的廠家是4c:1f:cc）+24位自定義數(shù)字組成。

抓包顯示，交換機(jī)-2每隔2s會定期發(fā)送從啟動端口GE0/0/1發(fā)送配置BPDU（橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元）。BPDU中包含橋ID，交換機(jī)通過對比橋ID的大小來選舉根交換機(jī)。

BPDU中包含的橋ID字段

接著我們把交換機(jī)-3（橋ID是32768+4c1f-cc1a-36d9）也接到hub上,驗(yàn)證一下根橋的選舉規(guī)則（交換機(jī)-3的橋ID比交換機(jī)-2的橋ID小，比較規(guī)則是：先比較根橋優(yōu)先級，再比較mac地址），驗(yàn)證命令是：display stp，結(jié)果如下圖所示：

從上圖可以看到，經(jīng)過比較，交換機(jī)-3成了交換機(jī)-2和交換機(jī)-3組成的網(wǎng)絡(luò)的根橋。

第二步：選舉根端口。

1.根橋選出來后，才會選擇根端口。根端口指的是非根交換機(jī)到達(dá)根交換機(jī)的根路徑開銷最小的端口。根路徑開銷指的是，交換機(jī)某端口到根橋累計(jì)的路徑開銷就是所經(jīng)過的各個(gè)橋上的各端口的路徑開銷累加而成，這個(gè)值叫做根路徑開銷（Root Path Cost）。如下圖所示：

SW4的2端口的路徑開銷=SW4的2端口的路徑開銷（10）+SW2的1端口的路徑開銷（10）=20。

SW4的1端口的路徑開銷=SW4的1端口的路徑開銷（100）+SW3的2端口的路徑開銷（100）。

兩者對比，SW4的根路徑開銷為20，根端口為2端口（因?yàn)樵摱丝诘礁�交換機(jī)的路徑開銷最�。�。

2. 如果SW4的2端口和1端口到達(dá)根橋（SW1）的路徑開銷都一樣，SW4根據(jù)從2端口和1端口接收到的配置BPDU中的發(fā)送者橋ID來選舉根橋。端口接收到的BPDU中，發(fā)送者橋ID小的，該端口將會成為根端口

第三步：選舉指定端口

根交換機(jī)上的每個(gè)端口都是指定端口。每個(gè)交換機(jī)之間的鏈路都需要選出一個(gè)指定端口，指定端口抑制其它（交換機(jī)自身的端口或者其它交換機(jī)上的端口）端口發(fā)送配置BPDU。

如上圖所示，全網(wǎng)根據(jù)第一、二步選舉出了根橋以及跟端口。那么接下來如何選舉指定端口呢？

SW1-SW2之間選擇指定端口,因?yàn)镾W1為根橋，根橋上的所有端口都是指定端口，該段鏈路上，SW1的1端口為該網(wǎng)段的指定端口；SW2和SW4之間，因?yàn)镾W4的2端口為RP端口，所以，該鏈路上，SW2的2端口為指定端口（為什么呢？因?yàn)橹付ǘ丝跁�向下轉(zhuǎn)發(fā)配置BPDU,根端口只接收配置BPDU）；SW1和SW3之間，因?yàn)镾W1為根橋，SW1上的所有端口都是指定端口，該鏈路上指定端口為SW1的2號端口。

最后，SW4和SW3之間的鏈路上需要選出指定端口，選舉的規(guī)則是：1.比較根橋ID，越小越優(yōu)先、2.比較根路徑開銷，越小越優(yōu)先、3.比較發(fā)送者橋ID，越小越優(yōu)先。因?yàn)槿�網(wǎng)根橋ID一致，SW4的1號端口到達(dá)根橋的路徑開銷是（10+10=20），SW3的1號端口到達(dá)根橋的路徑開銷為（100）,所以SW4的1號端口成為該鏈路的指定端口，SW3的1號端口為AP阻塞端口（該端口不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)）。

如下圖所示：