了解生成樹協議
1.STP:bridges之間交換BPDU信息來檢測循環,并通過關閉接口的方式來破壞循環
2.根橋(root bridge):擁有最好的bridge ID即為根橋,網絡中的一些諸如哪些端口被堵塞(block)哪些端口作為轉發模式的決定都由根橋來決定
3.BPDU:Bridge Protocol Data Unit,所有的switches通過交換這些信息來選擇根switch
4.bridge ID:用于STP跟蹤網絡中的所有switches,這個ID由bridge優先級(priority)和MAC地址符合而成,優先級默認為32768,ID最低的即為根橋
5.非根橋(nonroot bridge):不是根橋的全為非根橋,非根橋交換BPDUs來更新STP拓撲數據庫
6.
根端口(root port):與根橋直接相連的端口,或者是到根橋最短的接口.如果到根橋的連接不止1條,將比較每條連接的帶寬,耗費(cost)低的作為
根端口;如果耗費
相同就比較bridge ID,ID低的將被選用
7.指定端口(designated port):耗費低的端口,作為轉發端口
8.端口耗費(port cost):帶寬來決定
9.非指定端口(nondesignated port):耗費較高,為堵塞模式(blocking mode),即不轉發幀
10.轉發端口(forwarding port):轉發端口用來轉發幀
11.堵塞端口(blocked port):不轉發幀,用來防止循環的產生,雖然不轉發,但是它可以監聽(listen)幀
Spanning Tree Operations 之前說過:STP的任務就是查找出網絡中的所有連接,并關閉些會造成循環的冗余連接.STP首先選舉1個根橋,用來對網絡中的拓撲結構做決定.當所有的switches認同了選舉出來的根橋后,所有的bridge開始查找
根端口.假如在switches之間有許多連接,只能有1個端口作為指定端口
Selecting the Root Bridge
bridge ID用來在STP域里選舉根橋和決定
根端口,這個ID是8字節長,包含優先級和設備的MAC地址,IEEE版本的STP的默認優先級是32768.決定誰是根橋,假如優先級一樣,那就比較MAC地址,MAC地址小的作為根橋
Selecting the Designated Port
假如不止1個連接到根橋，那就開始比較端口耗費,耗費低的作為
根端口,下面是一些典型的耗費標準:
1.10Gbps:2
2.1Gbps:4
3.100Mbps:19
4.10Mbps:100
Spanning-Tree Port States
運行STP的bridges和switches的5種狀態:
1.堵塞(blocking):不轉發幀,只接受BPDUs,主要目的是防止循環的產生.默認情況下,當switch啟動時所有端口均為blocking狀態，一般為20s
2.監聽(listening):端口接受和發送BPDUs監聽數據幀,不轉發數據幀，來決定在傳送數據幀之前沒有循環會發生，一般為15s
3.學習(learning):監聽BPDUs和學習所有路徑,學習MAC地址表,不轉發幀，一般為15s
4.轉發(forwarding):轉發和接收數據幀，讀取MAC地址，更新橋的CAM表。
5.禁用(disabled):不參與幀的轉發和STP,一般在這個狀態的都是不可操作的
生成樹”資料交換機內的生成樹算法(STA)使你可以創建一條備用鏈路（當網絡中存在多臺交換機時）。在主鏈路正常工作時，備用鏈路處于空閑狀態（不工作）；只有在主鏈路出現問題時，備用鏈路才不需要任何人工干預自動地接替主鏈路。這種自動重構的功能，使得網絡上的用戶能夠最大限度地與網絡保持正常的連接。生成樹算法較復雜，所以，建議最好在充分研究理解其之后，再更改其一些設置。請仔細閱讀并理解下述內容之后，再去更改交換機上的生成樹的默認設置。
網絡環路的偵測和預防（Network loop detection and prevention）：任何兩個局域網之間應該只有一條路徑，否則，網絡中將出現環路。如果存在著多于一條的路徑，那么生成樹算法將會偵測到環路的發生，并自動選擇
開銷值（c ost）最低的那條路徑作為可使用的路徑（主鏈路），而阻斷其它路徑，將它們作為備用路徑（備用鏈路）。
自動拓撲重構（Automatic topology re-configuration）：當主鏈路出現故障時，生成樹算法將自動啟用備用鏈路，重構網絡結構。
生成樹的級別（STA Operation Levels）
生成樹有兩種工作級別：橋級別（bridge level）和端口級別（port level）。在橋一級上，生成樹算法為每臺交換機計算橋的標志級數（Bridge Identifier），然后設定根橋（Root Bridge）和指定橋（Designated Bridges）。而在端口一級上，生成樹算法設定
根端口（Root Port）和指定端口（Designated Ports）。詳述如下：
在橋一級上（On the Bridge Level）：
根橋（Root Bridge）：具有最小橋標志級數的（lowest Bridge Identifier）交換機是根橋（Root Bridge）。當然，你希望根橋是環路中所有交換機當中最好的一臺（交換機），以保證能夠提供最好的網絡性能和可靠性。
橋標志級數（Bridge Identifier）：橋標志級數是橋的優先級（Bridge Priority）和交換機的MAC地址的綜合數值，其中橋的優先級（Bridge Priority）是一個你可以設定的參數。例如，“4 00 80 C8 00 01 00”中的“4”是橋的優先級，“00 80 C8 00 01 00”是交換機的MAC地址。交換機的橋標志級數越低，則交換機的優先級越高，這樣可以增加其成為根橋的可能性。
指定橋（Designated Bridge）：在每個網段中，到根橋（Root Bridge）的路徑
開銷最低的（lowest Root Path Cost）橋將成為指定橋（Designated Bridge），數據包將通過它轉發到網段。一旦所有的交換機具有
相同的根路徑
開銷（Root Path Cost），那么具有最低的橋標志級數的（lowest Bridge Identifier）交換機才會被定為指定橋（Designated Bridge）。
根路徑開銷（Root Path Cost）：一臺交換機的根路徑
開銷（Root Path Cost）是
根端口（Root Port）的路徑
開銷（Path Cost）與數據包經過的所有交換機的根路徑
開銷（Root Path Cost）之和。根橋（Root Bridge）的根路徑
開銷（Root Path Cost）是零。
橋的優先級（Bridge Priority）：是一個用戶可以設定的參數。設定的值越小，優先級越高。交換機具有越高的優先級，才越有可能成為根橋。
在端口一級上（On the Port Level）：
根端口（Root Port）：每臺交換機都有一個
根端口（Root Port），這個端口到根橋的路徑
開銷最低。一旦多個端口具有
相同的到根橋的路徑
開銷時，那么具有最低的端口標志級別的才會成為
根端口。
指定端口（Designated Port）：指定端口就是指定橋（Designated Bridge）上的端口。
端口優先級（Port Priority）：數值越小，端口的優先級就越高。具有越高端口優先級，才越有可能成為
根端口。
路徑開銷（Path Cost）：這是一個可變的參數，它將隨著生成樹中的設定值的變化而變化。依據STA的默認參數值，每個1000Mbps網段有一個指定的路徑
開銷值為4 ，100Mbps網段的路徑
開銷值19，10Mbps網段的路徑
開銷值100。
生成樹參數（STA Parameters）
生成樹的參數用戶可以根據自己的需要進行修改，但是建議最好使用出廠時的默認設置。除非確實需要對出廠設置值進行變動時，再去改動默認值。用戶可以改動的生成樹參數有如下幾個：
橋優先級（Bridge Priority）：數值范圍從0到65535。“0”的優先級最高。
呼叫時間（Bridge Hello Time）：數值范圍從1秒到10秒。是指根橋向其它所有交換機發出BPDU數據包的時間間隔，以告知其它所有交換機它是根橋。如果你的交換機還未是根橋時為其設置了呼叫時間，那么，一旦你的交換機成為根橋，該呼叫時間就會派上用處。
注意：呼叫時間不能大于橋的最大老化時間（Max. Age），否則，將出現錯誤信息。
最大的橋老化時間（Bridge Max. Age）：數值范圍從6秒到40秒。如果在超出最大老化時間之后，還沒有收到根橋發出的BPDU數據包，那么，在允許的條件下你的交換機將充當根橋向其它所有的交換機發出B PDU數據包。如果交換機確實具有最小的橋標志級數，那么，它將隨之成為根橋。
橋轉發時延（Bridge Forward Delay）：數值范圍從4秒到30秒。是指交換機的端口從阻塞狀態轉為轉發狀態所用的監聽時間。
當你欲變動生成樹參數時，請一定記住下述公式：
最大的橋老化時間≤ 2 x（橋轉發時延 – 1秒）
即：Max. Age ≤ 2 x (Forward Delay - 1 second)
最大的橋老化時間≥ 2 x（呼叫時間 + 1秒）
即：Max. Age ≥ 2 x (Hello Time + 1 second)
端口優先級（Port Priority）：數值范圍從0到255。數值越小，那么該端口越可能成為
根端口。
生成樹協議（STP）
1. 冗余鏈路：冗余連接可以防止網絡中的單點失效的問題；冗余連接也導致了交換回路的出現。
2. 交換回路引發的問題：廣播風暴；同一幀的多拷貝；不穩定的MAC地址表。
3. STP介紹：通過阻塞一個或多個冗余端口，維護一個無回路的網絡（IEEE802.1d）
4. 工作過程：運行生成樹算法（STA）的交換機定期發送BPDU；選取唯一一個根網橋；在每個非根網橋選取唯一一個
根端口；在每網段選取唯一一個標志端口。
(1). 選取唯一一個根網橋：BPDU中包含Bridge ID；Bridge ID（8B）＝優先級（2B）＋交換機MAC地址（6B）；一些交換機的優先級默認為32768，可以修改；優先級值最小的成為根網橋；優先級值最小的成為根網橋；優先級值
相同，MAC地址最小的成為根網橋；Bridge ID值最小的成為根網橋；根網橋缺省每2秒發送一次BPDU；
(2). 在每個非根網橋選取唯一一個
根端口：根網橋上沒有
根端口；端口代價最小的成為
根端口；端口代價
相同，Port ID最小端口的成為端口；Port ID通常為端口的MAC地址；MAC地址最小的端口成為
根端口；
(3). 在每網段選取唯一一個標志端口：端口代價最小的成為標識端口；根網橋端口到各網段的代價最小；通常只有根網橋端口成為標識端口；被選定為
根端口和標識端口的進行轉發狀態；落選端口進入阻塞狀態，只偵聽BPDU；
(4). 阻塞端口在指定的時間間隔（缺省20秒）收不到BPDU時，會重新運行生成樹算法進行選舉；缺點：在運行生成樹算法的過程中，網絡處理阻斷狀態，所有端口都不進行轉發。計算過程缺省為50秒。
生成樹相關的幾個概念STP/RSTP/MSTP
STP：IEEE Std 802.1D-1998定義，不能快速遷移。即使是在點對點鏈路或邊緣端口，也必須等待2倍的forward delay的時間延遲，網絡才能收斂。
RSTP：IEEE Std 802.1w定義，可以快速收斂，卻存在以下缺陷：
局域網內所有網橋共享一棵生成樹，不能按vlan阻塞冗余鏈路。
MSTP可以彌補這樣缺陷，它允許不同vlan的流量沿各自的路徑分發，從而為冗余鏈路提供了更好的負載分擔機制。
MSTP：Multiple Spanning Tree Protocol多生成樹協議在規范IEEE Std 802.1s中第13節描述。
MSTP算法通過應用MSTP、STP或RSTP的橋任意互連的橋接網絡，為分配給任一個特定VLAN的幀提供了簡單而完備的連通性。
MSTP允許不同VLAN的數據從各自的路徑分發。各條路徑建立在由LAN和MST橋組成的MST域中的各個獨立的多生成樹實例的基礎上。
當STP和RSTP混用
當STP和RSTP混用時，STP會丟棄RSTP的BPU，當RSTP收到STP的BPDU的時候會在經過一個hello周期后（防止端口頻繁切換），適配未STP模式！
當網絡中支持STP的設備被拿走后，RSTP的設備不會自動切換為RSTP狀態，因為設備不能察覺這種情況！
MSTP和PVST的區別！
PVST會為每一個VLAN維護一個STP 的進程，發送BPUD，但是會給交機和鏈路帶來很大的負擔！
但是在實際組網中并不需要為每個VLAN生成獨立的VLAN，可以給一組VLAN采用
相同的STP！
因此MSTP，對此進行了改進！提出了region的概念！
詳細可以參考RFC！
MSTP和RSTP的互通
MSTP上存在一個IST（Internal Spanning Tree）,相當于一個RSTP的進程，通過該IST和其它RSTP設備互通！整個MSTP的Region 對于CST（Common Spanning Tree）來說是一個虛擬的交換機！
