生成樹的運行機制

1、冗餘會產生什麼問題

如上圖所示：

1.廣播風暴：當全部設備剛加電運行，此時PC須要向服務器發送數據，那麼，PC須要發送ARP廣播請求服務器的MAC地址，因爲交換機沒有存儲任何MAC地址，因此交換機的第一步學習PC的源MAC地址，再將目標MAC泛洪出去，首先SW1從接口1泛洪該幀，經由網段1到達SW2的接口1，因爲是廣播播，SW2從2接口泛洪該幀，最終會到達SW1.其次，再SW1將幀從接口泛洪的同時，也從接口2泛洪該幀經由網段2到達SW2，SW2也泛洪該廣播幀，最後，由於這個幀是廣播幀，會持續循環，形成廣播風暴。

2.多幀複製：假設PC和SW2有存儲服務器的MAC地址，而SW1沒有存儲，當PC發送一個單播幀到服務器，SW1會將該幀泛洪，而SW2知道服務器鏈接在SW2的哪一個端口，因此SW2只會將幀發送到服務器而不泛洪。那麼，SW1會從接口1和接口2分別發送該幀，SW2會從網段1 和網段2接收到該幀的兩個複製。

3.MAC地址表不穩定：PC向服務器發送數據，SW2會分別從接口1 和接口2收到源MAC爲PC的MAC地址，因此先是接口1學習到MAC PC，接着又會接口2 學習到MAC PC，形成MAC地址表的不穩定。

2、生成樹的做用：用於二層有冗餘鏈路的狀況下防止環路

3、生成樹的BPDU

BPDU（Bridge Protocol Data Unit)

·STP的各類選舉是經過交換BPDU報文來實現的，BPDU是直接封裝在以太網幀中的。

·對於參與STP的全部SW，它們都經過數據消息的交換來獲取網絡中其餘SW的信息，這種消息就被稱爲BPDU。

·BPDU是直接封裝在二層的協議，其MAC地址最後封裝數爲：00。（01:80:c2:00:00:00）

·BPDU的功能：
1.選舉根橋
2.肯定冗餘路徑的位置
3.經過阻塞特定端口來避免環路
4.通告網絡的拓撲變動
5.監控生成樹的狀態

·BPDU每2S由根橋發送一次。
最初的網絡，每一個SW都認爲本身是根橋，都會發送BPDU，比較Lowest BID，選舉出一個根橋，此時就只有根橋發送BPDU。非根橋只進行轉發。

BPDU分兩種類型：
一、配置BPDU--一般由根網橋以週期性間隔發出，包括了STP參數，用於進行各類選舉。
二、TCN（topology change notification 拓撲變動通告）BPDU--這種BPDU是當交換機檢測到拓撲發生變動時所產生。

3、生成樹的角色：根橋、指定網橋、根端口、指定端口、非根非指定端口

要弄清楚這些角色，首先要搞清楚它們是怎麼選舉出來的。兩個原則：一是搶佔式，若是誰條件最優，誰成爲指定的角色；二是小者優先，不管是優先級仍是MAC，小的可以得到到指定角色。這和OSPF的DR選舉恰好是相反的。

1.根橋的選舉：每一個STP網絡只有一臺根橋，根橋的全部接口都是指定端口

BID小者優先，在整個二層網絡中進行選擇。由於三層的鏈路的冗餘能夠經過三層的協議來防止環路，不依賴於STP。

根橋的選舉是比較橋ID的，橋ID由橋優先級與MAC地址組成，先比較優先級，再比較MAC地址。優先級取值0-65535，默認值32768.

在設備都運行STP的伊始，每臺支持STP的交換機都會參與，且會認爲本身的根橋，都發送配置BPDU，把發送者ID和根橋ID都置爲本交換機的。而後全部交換機都能收到其餘交換機發送過來的配置BPDU，一個組播幀。全部交換機都會把BID最小的那臺交換機置成根橋

手工影響根橋的選舉：

               spanning-tree [vlan 1] priority 0-61440  ,若是不帶vlan這個參數，表示對全部vlan都生效

2.根端口的選舉：每臺非根交換機都選擇一個離根最近的端口成爲根端口。

      1.比較最低的根橋ID

      2.比較本交換機到根橋最低COST值的端口

      3.比較發送BTDU給本交換機的鄰接交換機的BID，若是本交換機在生成樹的網絡中鏈接有多臺指定交換機（離根橋近的交換機）

      4.比較發送BTDU給本交換機的鄰接交換機的PORT ID，較小的優先

port ID:由接口優先級與端口編號組成，優先級默認值爲128，端口編號就是物理接口編號加1，小的端口編號優先。

           spanning-tree vlan 1 port-priority 0-240

3.指定端口選舉：每一個網段（鏈路級）只有一個端口成爲指定端口

       1.比較最低的根橋ID

      2.比較鏈路兩端的接口到根橋的cost值，小者優先

      3.比較鏈路兩端的交換機的BID，若是有較小BID的交換機的接口優先

      4.比較鏈路兩端的交換機的port ID，若是有較小端口ID的交換機的接口優先成爲指定端口

4.cost值的計算

從根橋的指定端口發出的BPDU的值爲0，而後下游交換機收到BPDU，會加上收到BPDU的接口的cost值，再向下游發送。也就是說cost值是計算入接口的值的累加。

5.小結：不少初學者可能分不清怎麼樣選舉根端口與指定端口，由於書上寫的都是最低的發送者BID與最低的端口ID。讓咱們無所適從。

4、LAB：接下來咱們就能夠作一個簡單的實驗了

如上圖所示，交換機的優先級與接口優先級都是默認的，全部鏈路都是100M，cost值爲19.求根橋、根端口、指定端口與阻塞端口

1.根橋:依照選舉原則，SW1的BID較小，成爲根。比較過程：首先比較三臺交換機的優先級，都是32768，不能得出結果，因此比較MAC地址，SW1有較小的MAC成爲根

2.根端口：每臺交換機上離根cost值最小的端口。

             SW2的f0/1到達根的cost值爲19,由於它收到從根發出來的cost爲0的BPDU，加上自己接口的cost，得出結果爲19。

             SW2的f0/2，收到SW3轉發的COST 爲19的BPDU，加上f0/2的cost，爲38. 因此SW2選擇F0/1爲根端口，同理，SW3選擇f0/3 爲根端口

3.指定端口：每網段一個指定端口

根橋的全部端口都是指定端口，由於它們到達根的cost爲0.那麼SW2與SW3鏈接的f0/2這條鏈路須要選擇一個指定端口

首先比較cost值，兩邊到達根橋的cost值相同，都爲38.因此接下來比較BID

由於SW2的BID較小，因此SW2的鏈接端口f0/2成爲該網段的指定端口。

4.由於SW3的f0/2端口不是根端口，也是不鏈路的指定端口，那麼這隻能處於阻塞狀態

上圖的驗證，可使用GNS搭建一個簡單的拓撲，按照1 2 3，三臺3640的機器。默認狀況下，SW1的MAC是cc00，依次向上爲cc01。

若是有四臺交換機，或者多條冗餘鏈路，依照上面介紹的原則，也能夠快速得到結果。若是你們發現我講述的STP選舉有問題，請你們指正。