生成树的理解

一个交换网络里面只能有一个根交换机，每个非根桥交换机只能有一个根端口，一个物理网段只能有一个指定端口。

根端口是在非根桥上的到根桥开销最低的端口，所谓的根端口即用来向根桥发送数据的端口。

根桥的所有端口都是指定端口。

交换网络里根端口和指定端口以外称为非指定端口，非指定端口在网络里面被生成树协议设为阻塞状态。

只有根端口和指定端口才能转发数据。3u(e/^5[:|1|:v-V5i

生成树中的四个状态:-p3E0K2Z4L&E
1.阻塞(Blocking)(可接收BPDU数据包,如果期间没收到BPDU后转到监听状态)，链路刚接通时端口都处于阻塞状态8|:A&Q0D
2.监听(Listening)(可以接收数据包)，连通之后马上接通时交换机在阻塞状态下停留max age=20s的时间，判断交换机的这个端口有没有可能成为根端口或指定端口，如果有可能成为根端口或指定端口的话就把端口的状态转换到 listening(监听,该状态维持15秒)状态。期间中收发BPDU数据包，完成生成树的根的选举、构造，完成端口状态去向的决定。如果决定是根端口 或指定端口的话就转换到learning状态，如不是的话转换到阻塞状态。

3．学习(Learning),停留forward delay(=15s)时间，继续计算判断端口能不能成为根端口或者指定端口，此时具有学习MAC地址的功能。如果决定后转换到转发状态。

4.转发(Forwarding)(可以接收和发送BPDU数据包).t
5.Disble，不参与生成树协议的运行(

生成树协议工作时，正常情况下，交换机的端口要经过几个工作状态的转变。物理链路待接通时，将在block状态停留２０s，之后是listen状态15s，经过１５秒learn，最后成为forward状态。

生成树经过一段时间（默认值是30秒左右）稳定之后，所有端口要么进入转发状态，要么进入阻塞状态。

工作过程：

运行生成树算法(STA)的交换机定期发送BPDU；选取唯一一个根网桥；在每个非根网桥选取唯一一个根端口；在每网段选取唯一一个标志端口。
(1)选取唯一一个根网桥：BPDU中包含Bridge ID;Bridge ID(8B)=优先级(2B)+交换机MAC地址(6B);一些交换机的优先级默认为32768，可以修改；优先级值最小的成为根网桥；优先级值相同， MAC地址最小的成为根网桥；Bridge ID值最小的成为根网桥；根网桥缺省每2秒发送一次BPDU；初始时都以为自已是根网桥 
(2)在每个非根网桥选取唯一一个根端口：根网桥上没有根端口；端口代价最小的成为根端 口；端口代价相同，Port ID最小端口的成为端口；Port ID通常为端口的MAC地址；MAC地址最小的端口成为根端口；
(3)在每网段选取唯一一个指定端口：端口代价最小的成为指定端口；根网桥端口到各网段的代价最小；通常只有根网桥端口成为指定端口；被选定为根端 口和标识端口的进行转发状态；落选端口进入阻塞状态，只侦听BPDU；
(4)阻塞端口在指定的时间间隔（缺省20秒）收不到BPDU时，会重新运行生成树算法进行选举；

拓扑变化

拓扑信息在网络上的传播有一个时间限制，这个时间信息包含在每个配置BPDU中，即为消息时限。每个存储来自LAN选取端口的信息，并监视这些信息存储的时间。在正常稳定状态下，根定期发送配置消息以保证拓扑信息不超时。如果根失效了，其他中的信息就会超时，新的拓扑结构很快在网络中传播。

当某个检测到拓扑变化，它将向根方向的选取发送拓扑变化通知BPDU，以拓扑变化通知定时器的时间间隔中定期发送拓扑变化通知BPDU，直到收到了选取发来的确认拓扑变化信息（这个确认信号在配置BPDU中，即拓扑变化标志位置位），同时选取重复以上过程，继续向根方向的发送拓扑变化通知BPDU。这样，拓扑变化的通知最终传到根。根收到了这样一个通知，或其自身改变了拓扑结构，它将发送一段时间的配置BPDU，在配置BPDU中拓扑变化标志位被置位。所有的将会收到一个或多个配置消息，并使用转发延迟参数的值来老化过滤数据库中的地址。所有的将重新决定根、的根端口、以及每个LAN的选取和选取端口，这样生成树的拓扑结构也就重新决定了。

生成树的计时器：

1. Hello time 多长时间发送一次BPDU的数据包5T3q0W*O.]
2.Forward Delay 转发时延，指交换机的端口状态在过渡状态下（listening和learning）下维持一个forward delay的时间
3.Maximum Time 最大老化时间，指一个交换机从其它交换机收到一个BPDU数据包以后，这个数据包有效期多长

BPDU有两种类型：

1.       配置BPDU: 这种BPDU是所有端口上的根网桥以周期性间隔发出 的；

u     TCN（拓扑变更通告）BPDU：这种BPDU是当交换机检测到拓扑变更时产生的。

BPDU帧格式

u     协议ID:该值总为0，当前保留未使用；

u     版本:STP的版本，数值大的被认为最新定义的；

u     消息类型:BPDU类型（配置BPDU=0;TCN BPDU=80）；

u     标志:表示拓扑变化，值为0表示没变；值为1表示改变；

u     根ID:根网桥的网桥ID，表示当前网络中的根桥；

u     路径开销:到达根网桥的STP开销，网桥到达根桥的路径开销数值大小可以由网桥自动生成或手工配置;

u     网桥ID:BPDU发送网桥ID;

u     端口ID:BPDU发送网桥端口ID;

u     消息寿命:BPDU有效存活时间从根网桥发出BPDU之后的秒
数，每经过一个网桥都递减1，所以它本质是到达根网桥的跳计数；

u     最大寿命:网桥在将根网桥看作不可用之前保留根网桥ID的最
大时间，最大为20秒；

u     Hello时间:周期发送，默认为2秒；

u     转发延迟:端口转入发送状态延时；

缺点：在运行生成树算法的过程中，网络处理阻断状 态，所有端口都不进行转发。计算过程缺省为50秒。