学习笔记——交换——STP（生成树）工作原理

三、工作原理

STP的基本原理是在一个有二层环路的网络中，交换机通过运行STP，自动生成一个没有环路的网络拓扑。这个无环网络拓扑也叫做STP树(STP Tree)，树节点为某些交换机，树枝为某些链路。当网络拓扑发生变化时，STP树也会自动地发生相应的改变。

1、选举简介

STP树的生成过程是：首先选举根桥，然后确定根端口和指定端口，最后阻塞备用端口。(上右图)

(1)首先在交换网络中选举一个根桥(Root Bridge)

选举根桥，就是选根交换机。STP在交换网络中开始工作后，每个交换机都会向网络中发送配置BPDU。配置BPDU中包含交换机自己的桥ID(BID)。

在一个连续的STP交换网络中只会存在一个根桥，比较全网最小的BID的交换机成为根桥，根桥具备抢占性，具备唯一性。除根桥外，其余交换机成为非根桥。

首先比较桥的优先级，默认都是32768，越小越优先。优先级一样，对比桥MAC，也是越小越优先，根桥上所有端口都是指定(DP)端口。(根桥上的指定(DP)端口不会被阻塞)

为了确保交换网络的稳定，建议提前规划STP组网，并将规划为根桥的交换机的桥优先级设置为最小值0。

(2)在每台非根交换机(根桥)选举一个根端口(RP)

在每个非根桥交换机都会在自己的接口中选举一个根端口(RP：接受来自根桥最好BPDU的接口)

非根桥交换机上有且只会有一个根接口。当非根桥交换机有多个接口接入网络中时，根接口是其收到最优配置BPDU的接口。

(3)在每条链路选举出一个指定端口(DP)

根接口选举出来后，每段链路上有且只有一个指定端口，在每条链路上(冲突域)都会选举一个指定端口。(DP：负责在链路上转发根桥最好BPDU的接口，一般情况下，根桥所有的接口都是DP口)

对比该段链路两端的桥的优先级及桥MAC，小的获胜，该桥侧的端口成为指定端口DP(不会阻塞)，链路另一端的端口处于阻塞状态只有根桥能发送BPDU报文，其它桥都是转发该报文。

非根桥使用在该接口上收到的最优BPDU进行计算，然后将计算得到的配置BPDU，与除了根接口之外的，其他所有接口所收到的配置BPDU进行比较：

如果前者更优，则该接口为指定接口；

如果后者更优，则该接口为非指定接口。

一般情况下，根桥的所有接口都是指定接口。

(4)剩余端口为阻塞端口(AP)

一台交换机上，既不是非根桥的根端口(RP)，也不是非根桥的指定端口(DP)，则此时该接口为阻塞端口(block port)

STP操作的最后一步是阻塞网络中的非指定接口。这一步完成后，网络中的二层环路就此消除。

3、选举详细步骤(生成树算法步骤)

(1)选举根桥/交换机(Root Bridge，RB)

为什么根桥交换机的所有端口都是指定端口呢？

因为根桥交换机端口的根路径开销都是 0 ，根据选择选举原则，成为这条链路的指定端口。

1)选举依据：

STP中根桥的选举依据：桥ID(BID)  

1、先比较BID(桥)优先级，越小越优(优先级默认为32768)，如果优先级一致，下一步 。

2、再比较MAC地址(MAC越小越优)。

(上图)交换机S1、S2、S3都使用了默认的桥优先级32768，则需要比较MAC地址，S1中MAC地址小显然S1的BID最小，所以最终S1被选举为根桥。

BID最小的交换机称为根桥(根桥可以被抢夺)<