生成树协议

STP（跨越 树 协议）生成树协议是生成树协议的简称。这个协议可以用来在网络中建立树形拓扑，消除网络中的环路，通过一定的方法实现路径冗余，但不是必须的。生成树协议适用于所有制造商网络设备，它在配置和功能强度上不同，但其原理和应用效果是一致的。

STP的基本原理是通过在交换机之间传递特殊的协议消息，网桥协议数据单元（Bridge   Protocol   Data   Unit, BPDU for short）确定网络的拓扑结构。有两种BPDU，配置BPDU（Configure  BPDU）和TCN BPDU。前者用于计算无环生成树，后者用于在二层网络拓扑发生变化时，缩短MAC条目的刷新时间（从默认的300秒缩短到15秒）

跨越 树 协议(STP)在IEEE802.1D文档中定义。该协议的原理是按照树形结构构建网络拓扑，消除网络中的环路，避免由于环路的存在而导致的广播风暴。

跨越 树 协议(STP)基本思想是遵循'树'网络拓扑结构，树的根是一个称为根桥的桥设备，根桥的建立是由交换机或网桥的BID决定的（Bridge ID）当然，BID最低的设备成为第二层网络中的根桥。BID由网桥优先级和MAC地址组成，不同厂商的设备网桥优先级的字节数可能不同。从根桥开始，一步步形成一棵树根桥定期发送配置的BPDU，非根桥接收配置的BPDU，刷新最佳BPDU并转发。这里的最佳BPDU是指当前根桥发送的BPDU。如果接收到较低的BPDU（新接入的设备将发送BPDU，但其BID大于当前根桥的BID）接收到较低BPDU的设备会将自己存储的最佳BPDU发送给新接入的设备，以通知当前网络中的根桥；如果收到的BPDU更好，将重新计算生成树拓扑。当非根桥从上次收到最佳BPDU起具有最长的服务寿命时（Max Age，默认20s）当未收到最佳BPDU时，端口将进入侦听状态，设备将生成TCN BPDU并从根端口转发从指定端口接收TCN3356BPDU的上级设备将发送确认，然后将TCN3356BPDU发送给上级设备这一过程将一直持续到根桥，然后根桥将在随后发送的BPDU配置中携带一个标志，表示拓扑结构已发生变化，网络中的所有设备都会收到该信息。整个收敛时间约为50s。

生成树协议的主要应用是避免局域网中的单点故障、网络环路，解决环形以太网网络问题“广播风暴”问题，从某种意义上来说，是一种网络保护技术，可以消除由于错误或意外造成的循环连接。STP还提供了为网络提供备份连接的可能性，可以配合SDH保护形成以太环网的双重保护。新的以太网单板支持IEEE 802.1d标准和IEEE 802的生成树协议STP.1w指定的快速生成树协议RSTP，收敛速度可以达到1s。

但是由于协议机制本身的限制，STP保护比较慢（甚至1s的收敛速度也可以 不满足运营商级的要求）如果在城域网中使用STP技术，用户网络的动荡会引起运营商网络的动荡。目前在MSTP 环网中，由于SDH保护的倒换时间比STP协议的收敛时间快得多，所以系统仍然采用SDH 3356 ms-春季或SNCP，一般切换时间小于50ms。但是在测试过程中，有些以太网业务的切换时间是0或者小于几毫秒，因为里面有很大的缓存。SDH保护倒换动作对MAC层是不可见的。这两个级别的保护可以协调它们的工作“拖延时间”hold-off）一般不会出现多次重排的问题。

L3L4交换已经非常成熟。交换技术在互联网中的应用也越来越广泛，全交换网络已经非常普遍。在这些网络中，VLAN的使用至关重要。

VLAN是基于功能的、计划组、按应用等进行逻辑划分的交换网络。与用户的物理位置无关。例如，几个终端可以形成一个部分，其中可以包括工程师或财务人员。当终端的实际物理位置相似时，可以形成局域网（LAN）如果它们在不同的建筑物中，它们可以通过VLAN聚合在一起。同一个VLAN的端口可以接受VLAN的广播数据包。但是其他VLAN的港口可以 I don我不接受。

1、网络容错能力不强；

2、消息很容易在环形网络中无限增殖和循环；

3、不利于VLAN实现流量负载均衡，生成树协议运行生成树算法(STA)生成树算法非常复杂，但其过程可以概括为以下三个步骤：

1）选择根网桥

2）选择根端口

3）选择指定端口

关于选择根网桥：根网桥的选择基于网桥ID，网桥ID由网桥优先级和网桥MAC地址组成。网桥的默认优先级是32768.Use the display  mac-address-表中，前面显示的MAC地址是计算中使用的MAC地址。ID值小的网桥为根网桥，优先级相同时，MAC地址小的网桥为根网桥。

关于选择根端口：每台非根交换机选择一个根端口。选择顺序为：到根桥的最低根路径开销→发送BPDU的网桥ID越小→端口ID越小。端口ID由端口优先级和端口号组成。默认端口优先级是128。

关于选择指定端口：在每个网段上选择一个指定端口。选择顺序为：根路径开销低→发送BPDU的交换机的网桥ID值低→该端口的ID值低。另外，根桥的接口都是指定端口，因为根桥上端口的根路径开销是0。

拓扑收敛缓慢当网络拓扑发生变化时，生成树协议需要50-完成拓扑收敛需要52秒。

不能提供负载均衡的功能。当网络中存在环路时，生成树协议只是简单地阻塞环路，使链路无法转发数据包，浪费网络资源。

生成树协议运行生成树算法（STA）生成树算法非常复杂，但其过程可以归纳为以下三个部分。

1）选择根网桥

2）选择根端口

3）选择指定端口（还有叫转发端口的书）

根桥的选择基于交换机的网桥优先级，它是生成树算法中用来衡量网桥优先级的十进制数，取值范围为0 ~ 65535.默认值为32768，网桥ID=网桥优先级网桥MAC地址，共8个字节。因为交换机的网桥优先级是默认的，所以在根桥的选举中一般会比较网卡MAC地址的大小，选择较小的MAC地址作为根桥。