一、冗余会产生什么问题

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如上图所示：

1.广播风暴：当所有设备刚加电运行，此时PC需要向服务器发送数据，那么，PC需要发送ARP广播请求服务器的MAC地址，由于交换机没有存储任何MAC地址，所以交换机的第一步学习PC的源MAC地址，再将目标MAC泛洪出去，首先SW1从接口1泛洪该帧，经由网段1到达SW2的接口1，由于是广播播，SW2从2接口泛洪该帧，最终会到达SW1.其次，再SW1将帧从接口泛洪的同时，也从接口2泛洪该帧经由网段2到达SW2，SW2也泛洪该广播帧，最后，因为这个帧是广播帧，会持续循环，造成广播风暴。

2.多帧复制：假设PC和SW2有存储服务器的MAC地址，而SW1没有存储，当PC发送一个单播帧到服务器，SW1会将该帧泛洪，而SW2知道服务器连接在SW2的哪个端口，所以SW2只会将帧发送到服务器而不泛洪。那么，SW1会从接口1和接口2分别发送该帧，SW2会从网段1 和网段2接收到该帧的两个复制。

3.MAC地址表不稳定：PC向服务器发送数据，SW2会分别从接口1 和接口2收到源MAC为PC的MAC地址，所以先是接口1学习到MAC PC，接着又会接口2 学习到MAC PC，造成MAC地址表的不稳定。

二、生成树的作用：用于二层有冗余链路的情况下防止环路

三、生成树的BPDU

BPDU（Bridge Protocol Data Unit)

·STP的各种选举是通过交换BPDU报文来实现的，BPDU是直接封装在以太网帧中的。

·对于参与STP的所有SW，它们都通过数据消息的交换来获取网络中其他SW的信息，这种消息就被称为BPDU。

·BPDU是直接封装在二层的协议，其MAC地址最后封装数为：00。（01:80:c2:00:00:00）

·BPDU的功能：
1.选举根桥
2.确定冗余路径的位置
3.通过阻塞特定端口来避免环路
4.通告网络的拓扑变更
5.监控生成树的状态

·BPDU每2S由根桥发送一次。
最初的网络，每个SW都认为自己是根桥，都会发送BPDU，比较Lowest BID，选举出一个根桥，此时就只有根桥发送BPDU。非根桥只进行转发。

BPDU分两种类型：
1、配置BPDU--通常由根网桥以周期性间隔发出，包括了STP参数，用于进行各种选举。
2、TCN（topology change notification 拓扑变更通告）BPDU--这种BPDU是当交换机检测到拓扑发生变更时所产生。

三、生成树的角色：根桥、指定网桥、根端口、指定端口、非根非指定端口

要弄清楚这些角色，首先要搞清楚它们是怎么选举出来的。两个原则：一是抢占式，如果谁条件最优，谁成为指定的角色；二是小者优先，不论是优先级还是MAC，小的能够获得到指定角色。这和OSPF的DR选举刚好是相反的。

1.根桥的选举：每个STP网络只有一台根桥，根桥的所有接口都是指定端口

BID小者优先，在整个二层网络中进行选择。因为三层的链路的冗余可以通过三层的协议来防止环路，不依赖于STP。

根桥的选举是比较桥ID的，桥ID由桥优先级与MAC地址组成，先比较优先级，再比较MAC地址。优先级取值0-65535，默认值32768.

在设备都运行STP的伊始，每台支持STP的交换机都会参与，且会认为自己的根桥，都发送配置BPDU，把发送者ID和根桥ID都置为本交换机的。然后所有交换机都能收到其他交换机发送过来的配置BPDU，一个组播帧。所有交换机都会把BID最小的那台交换机置成根桥

手工影响根桥的选举：

               spanning-tree [vlan 1] priority 0-61440  ,如果不带vlan这个参数，表示对所有vlan都生效

2.根端口的选举：每台非根交换机都选择一个离根最近的端口成为根端口。

      1.比较最低的根桥ID

      2.比较本交换机到根桥最低COST值的端口

      3.比较发送BTDU给本交换机的邻接交换机的BID，如果本交换机在生成树的网络中连接有多台指定交换机（离根桥近的交换机）

      4.比较发送BTDU给本交换机的邻接交换机的PORT ID，较小的优先

port ID:由接口优先级与端口编号组成，优先级默认值为128，端口编号就是物理接口编号加1，小的端口编号优先。

           spanning-tree vlan 1 port-priority 0-240

3.指定端口选举：每个网段（链路级）只有一个端口成为指定端口

       1.比较最低的根桥ID

      2.比较链路两端的接口到根桥的cost值，小者优先

      3.比较链路两端的交换机的BID，如果有较小BID的交换机的接口优先

      4.比较链路两端的交换机的port ID，如果有较小端口ID的交换机的接口优先成为指定端口

4.cost值的计算

从根桥的指定端口发出的BPDU的值为0，然后下游交换机收到BPDU，会加上收到BPDU的接口的cost值，再向下游发送。也就是说cost值是计算入接口的值的累加。

5.小结：很多初学者可能分不清怎么样选举根端口与指定端口，因为书上写的都是最低的发送者BID与最低的端口ID。让我们无所适从。

四、LAB：接下来我们就可以做一个简单的实验了

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如上图所示，交换机的优先级与接口优先级都是默认的，所有链路都是100M，cost值为19.求根桥、根端口、指定端口与阻塞端口

1.根桥:依照选举原则，SW1的BID较小，成为根。比较过程：首先比较三台交换机的优先级，都是32768，不能得出结果，所以比较MAC地址，SW1有较小的MAC成为根

2.根端口：每台交换机上离根cost值最小的端口。

             SW2的f0/1到达根的cost值为19,因为它收到从根发出来的cost为0的BPDU，加上本身接口的cost，得出结果为19。

             SW2的f0/2，收到SW3转发的COST 为19的BPDU，加上f0/2的cost，为38. 所以SW2选择F0/1为根端口，同理，SW3选择f0/3 为根端口

3.指定端口：每网段一个指定端口

根桥的所有端口都是指定端口，因为它们到达根的cost为0.那么SW2与SW3连接的f0/2这条链路需要选择一个指定端口

首先比较cost值，两边到达根桥的cost值相同，都为38.所以接下来比较BID

因为SW2的BID较小，所以SW2的连接端口f0/2成为该网段的指定端口。

4.因为SW3的f0/2端口不是根端口，也是不链路的指定端口，那么这只能处于阻塞状态

上图的验证，可以使用GNS搭建一个简单的拓扑，按照1 2 3，三台3640的机器。默认情况下，SW1的MAC是cc00，依次向上为cc01。

如果有四台交换机，或者多条冗余链路，依照上面介绍的原则，也可以快速获得结果。如果大家发现我讲述的STP选举有问题，请大家指正。