STP(Spanning Tree Protocol) (IEEE 802.1D) 生成树协议
是一种逻辑阻塞。
·在一个交换网络中有可能会出现单点失效的故障，所谓单点失效，指的是由于网络中某一台设备的故障，而影响整个网络的通信。为了避免单点失效，提高网络的可靠性，可以通过构建一个冗余拓扑来解决。但是，一个冗余的拓扑，又会给我们的网络造成环路，而产生其它的影响。为了解决二层环路问题，而设计了SPT协议。
·当2个Segment之间，只有一个物理设备连接时，就有可能“单点失效”。
·Segment:(段的概念)
　　1.STP：一段网络介质(网线/光纤)。
　　2.数据封装：携带4层报头的用户数据。
　　3.路由：一个逻辑子网。
·避免单点失效的方法就是构造冗余网络。
·但冗余网络会导致新的问题：
　1.多帧复制
　2.MAC地址表的翻动
　3.广播风暴
·STP是为克服冗余网络中透明桥接的环路问题而创建的。
　STP通过判断网络中存在环路的地方，并阻断冗余链路来实现无环网络。
·STP采用STA（Spanning Tree Arithmetic）算法。
　STA会在冗余链路中选择一个参考点（生成树的根），将选择到达要的单条路径，同时阻断其他冗余路径。一旦已选路径失效，将启用其他路径。
 
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，当根桥选出来以后。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。
·配置BPDU包含以下的字段(configuration BPDU)
  1、Protocol ID      : 固定为0,2bit
  2、Version          : 802.1D (0),1bit
  3、Message Type     : (Config BPDU=0x00 / TCN BPDU=0x80),1bit
  4、Flags:1bit(第1位为0是not topology change acknowladgment,最后位为0是not topology change)
  5、Root ID:8bit
  6、Cost of Path:4bit
  7、Bridge ID:8bit(2bit priority+6bit MAC)
  8、Port ID:2bit
  9、Message age:2bit
  10、Max age:2bit：20S
  11、Hellotime:2bit：3S
  12、Forward delay:2bit：15S
 
·TCN（Topology Change Notification) BPDU
　这种BPDU是交换机检测到拓扑变更时产生的。只包含下列三个字段
   1、Protocol ID
　 2、Version
   3、Message Type : (Config BPDU=0x00 / TCN BPDU=0x80)

＜STP的4大工作流程＞（STP里选举参数都是越小越优）
One root bridge per network
One root port per nonroot bridge
One designated port per segment
Nondesignated ports are blocked

One root bridge per network（每个网络只有一个根桥）
·根桥的选举：Lowest BID （最小的BID）
·STP为每台SW分配唯一的一个标识符，称为BID（Bridge ID）。
　BID的组成：2（Bridge Priority优先级）＋6（MAC）＝8 Bytes
　默认Priority：32768（0x8000）可以从0到65535
  2950以上的交换机会在这个值上再加上VLAN号，因为CISCO默认启用PVST（一个VLAN是一个生成树）
  每个交换机都有一个基准的MAC地址，用下面的命令可以看到
 Sw2#show version
　Base ethernet MAC Address: 00:0D:28:61:35:00
  交换机的每一个端口都有一个MAC地址，就是以Base（基准） MAC地址加上端口号得到的。
  Show interface f0/1   这一命令可以看到交换机端口的MAC地址
查看STP信息--
SW1# sh spanning-tree bri
VLAN1
  Spanning tree enabled protocol ieee
  Root ID    Priority    32768
             Address     cc00.0838.0000
            This bridge is the root
             Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
 Bridge ID  Priority    32768
             Address     cc00.0838.0000
             Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
             Aging Time 0 
Interface                                   Designated
Name                 Port ID Prio Cost  Sts Cost  Bridge ID            Port ID
-------------------- ------- ---- ----- --- ----- -------------------- -------
FastEthernet1/1      128.42   128    19 FWD     0 32768 cc00.0838.0000 128.42
FastEthernet1/2      128.43   128    19 FWD     0 32768 cc00.0838.0000 128.43
FastEthernet1/3      128.44   128    19 FWD     0 32768 cc00.0838.0000 128.44
FastEthernet1/4      128.45   128    19 FWD     0 32768 cc00.0838.0000 128.45
FastEthernet1/5      128.46   128    19 FWD     0 32768 cc00.0838.0000 128.46 
 
·PVST(Per Vlan Stp)
　Cisco SW 默认为每个VLAN生成一个STP，互不影响。
  由于是为不同的VLAN生成不同的生成树。所以每一台交换机需要为不同的VLAN生成一个不同的桥优先级，所以在CISCO交换机上，交换机在每一个VLAN中的优先级是默认的32768再加上VLAN的号码。
可通过以下命令指定一台交换要为根桥：
Sw1(config)#spanning-tree vlan 1-10 root primary （24576=0x6000) (建立优先级，成为根桥,只是一次变化，不是动态的,敲一次起一次作用)
SW2(config)#spanning-tree vlan 1 root primary
 VLAN 1 bridge priority set to 8192
 VLAN 1 bridge max aging time unchanged at 20
 VLAN 1 bridge hello time unchanged at 2
 VLAN 1 bridge forward delay unchanged at 15
SW1#sh spanning-tree bri
VLAN1
  Spanning tree enabled protocol ieee
 Root ID    Priority    8192
             Address     cc01.0838.0000
             Cost        19
            Port        44 (FastEthernet1/3)
             Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
 Bridge ID  Priority    32768
             Address     cc00.0838.0000
             Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
             Aging Time 0 
Interface                                   Designated
Name                 Port ID Prio Cost  Sts Cost  Bridge ID            Port ID
-------------------- ------- ---- ----- --- ----- -------------------- -------
FastEthernet1/1      128.42   128    19 FWD    19 32768 cc00.0838.0000 128.42
FastEthernet1/2      128.43   128    19 FWD    19 32768 cc00.0838.0000 128.43
FastEthernet1/3      128.44   128    19 FWD     0  8192 cc01.0838.0000 128.44
FastEthernet1/4      128.45   128    19 BLK     0  8192 cc01.0838.0000 128.45
FastEthernet1/5      128.46   128    19 FWD    19 32768 cc00.0838.0000 128.46
Sw3(config)#spanning-tree vlan 1-10 root secondary (28672=0x7000) (备份根桥，防止优先级根桥showdown了)
Sw1(config)#spanning-tree vlan 1-10 priority 4096　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（设置必须是4096的倍数）
SW1#sh spanning-tree bri
VLAN1
  Spanning tree enabled protocol ieee
 Root ID    Priority    4096
             Address     cc00.0838.0000
             This bridge is the root
             Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
  Bridge ID  Priority    4096
             Address     cc00.0838.0000
             Hello Time   2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
             Aging Time 0 
Interface                                   Designated
Name                 Port ID Prio Cost  Sts Cost  Bridge ID            Port ID
-------------------- ------- ---- ----- --- ----- -------------------- -------
FastEthernet1/1      128.42   128    19 FWD     0  4096 cc00.0838.0000 128.42
FastEthernet1/2      128.43   128    19 FWD     0  4096 cc00.0838.0000 128.43
FastEthernet1/3      128.44   128    19 FWD     0  4096 cc00.0838.0000 128.44
FastEthernet1/4      128.45   128    19 FWD     0  4096 cc00.0838.0000 128.45
FastEthernet1/5      128.46   128    19 FWD     0  4096 cc00.0838.0000 128.46
 
One root port per nonroot bridge（每个非根桥都要选出一个根端口）
·根端口（RP）：每个非根桥有且只有一个根端口
选举RP/DP的方法：
1.Lowest RID(最小的RID)  是SW1（根桥）的BID
2.Lowest path cost to root bridge（到达根的最小路径开销）
3.lowest sender BID (最小的发送BID)
4.Lowest sender port ID  当两台交换机之间有两条线路直连时会用到这一项来选
 
·Path Cost:根桥发出的COST值是0，在下一交换机的入口处才加上COST值，出口处COST值不变。
SW2#sh int st
Interface FastEthernet1/0 is disabled
FastEthernet1/3
          Switching path    Pkts In   Chars In   Pkts Out  Chars Out
               Processor        210      14162        117      10480
             Route cache          0          0          0          0
                   Total        210      14162        117      10480
FastEthernet1/4
          Switching path    Pkts In   Chars In   Pkts Out  Chars Out
               Processor        211      14519         15       4094
             Route cache          0          0         87       5220