STP生成树：
STP将环形网络修剪成为一个无环的树形网络，避免报文在环形网络中的增生和无线循环，主要为二层环形网络。采用生成树（spanning-tree）协议，能够在网络中存在二层环路时，通过阻塞（block）特定端口从而打破环路，并且在网络出现拓扑更新时及时收敛，以保证网络的冗余性。
环路带来的问题
- 广播风暴
网络中如若存在二层环路，一旦出现广播数据帧，这些数据帧将被交换机不断进行洪泛，从而造成广播风暴。
- MAC表的紊乱
频繁更新MAC地址表
若出现故障时：
采用生成树协议，能够在网络中存在二层环路时，通过阻塞特定端口从而打破环路，并且在网络出现拓扑更新时及时收敛，以保证网络的冗余性。
基本概念和术语：
根桥：每个广播域选择一个根桥，桥ID最小的，整个网络的逻辑中心。
根端口（RP）：去往根桥路径最近的端口。负责向根桥方向转发数据，同时负责接收上游设备的BPDU报文和用户流量转发。
指定端口（DP）：指定端口是向下游交换设备转发BPDU报文的端口
非指定端口（AP）：阻塞端口，当STP启用后非指定端口为阻塞状态。当链路发生变化时，该非指定端口转化为指定端口
桥ID：八个字节：两个字节的优先级和六个字节的MAC地址构成，默认32768（修改时以4096为倍数修改），桥ID最小的为根桥。
Path cost：路径开销，根设备的端口的路径开销都为0，在一个STP/RSTP网络中，某端口到根桥累计的路径开销就是所经过的各端口的开销。
| 带宽 | 802.1t | 802.1d |
| 10Mbps | 2000000 | 100 |
| 100Mbps | 200000 | 19 |
| 1000Mbps | 20000 | 4 |
| 10000Mbps | 2000 | 2 |
Port ID：端口ID=端口优先级（1字节）+端口编号（1字节），缺省优先级128，范围0-255，越小越优。
STP端口状态：
|
端口状态 |
端口能力 |
|
Disabled |
不收发任何报文 |
|
Blocking（阻塞） |
不接收或者转发数据，接受但不发送BPDU，不进行地址学习 |
|
Listening |
不接收或者转发数据，接受并发送BPDU，不进行地址学习 |
|
Learning |
不接收或者转发数据，接受并发送BPDU，开始进行地址学习 |
|
Forwarding |
接收或者转发数据，接受并发送BPDU，进行地址学习 |
端口状态的转化：
BPDU：网桥协议数据单元
从根桥发出，非根桥为从根端口收到从指定端口发出（中继）
BPDU报文：
| 占用字节 | 内容 | 意义 |
| 2 | Protocol ID | 协议ID |
| 1 | version | 协议版本标识符 STP为0，RSTP为2，MSTP为3 |
| 1 | message type | BPDU消息类型 |
| 1 | flags | 标签 |
| 8 | root ID | 根ID，网桥优先级+MAC地址 |
| 4 | cost of path | 路径开销，标识本交换机距离根的距离 |
| 8 | bridge ID | 发送者的BID |
| 2 | port ID | 发送端口PID |
| 2 | message age | 消息时间，最大300s，在启用portfast后变为15s |
| 2 | max age | 20s，最大生存时间 |
| 2 | hellotime | hello时间，默认为2s |
| 2 | forward delay | 转发延时，最大15s |
端口选举：
比较次序：root identifier>root path cost>bridge identifier>port identifier 值越小越优
根桥选举
- 比较BID即可，BID由两部分组成：两个字节的优先级和六个字节的MAC地址。
- 比较时，先比较优先级，优先级越小越优。若优先级一样，比较MAC地址，MAC地址越小越优。
指定端口选举
- 比较root ID，越小越优。
- 若相同比较cost of path，越小越优。
- 以上相同，比较BID。
- 以上相同，比较PID。
发生故障（拓扑变更）：
发生故障处的交换机向上游交换机发送TCN BPDU报文，报告链路发生故障，上游路由器回复TCN ACK报文表示收到。
根桥收到TCN BPDU报文后，向下泛洪。
其他交换机收到TC标志位置为后，将CAM表老化时间降为15s。
