生成树STP

STP的基本概念以及工作原理

在二层交换机相连中，我们往往会为了防止单个路由坏掉导致网络中断，在旁边引入一个新的交换机相连，但是如此一来这三个交换机就形成一个回环了，回环的交换机会导致广播报文不停的循环（有可能），就像一条咬住自己尾巴的蛇，徒劳的耗尽通信资源，为了避免这种情况，引入STP，STP会断开某个链路，使其不再回环，最后就像数据结构里的某棵树一样，所以叫做生成树。STP会根据开销和优先级等等来规划。不得不说这真是非常复杂麻烦和琐碎的东西

STP的几个概念，桥ID：由IEEE 802.1D标准中规定桥ID（Bridge ID，BID，桥也就是交换机），由16位的桥优先级与桥MAC地址构成

每一台运行STP的交换机都有一个唯一的id，在STP网络中，BID最小的设备会被选为根桥。

优先级占据高16bits，剩余的低48位由MAC地址组成，诸如4096.4c1f-aabc-102a,虽然我很不理解为什么都是4096

根桥（Root Bridge），充当这个树的根，作为拓扑计算的参考点。根桥的选举过程中，首先比较优先级，优先级的值越小，则越优先，越优先级相等，MAC地址小的交换机会成为根。

开销（cost),每一个激活了STP的接口都维护着一个cost值，用于计算到根的路径，可以手动设置，缺省的cost则由速率，工作模式以及交换机所使用的计算方法决定，一般来说，带宽越大，则开销越小。我觉得这个说接口真是糖丸了，不如说是链路

根路径开销：RPC ，root path cost，也就是设备从某接口到根桥的cost累加

接口ID 运行STP的交换机使用接口id（port id，pid）来标识每个接口，高4bit是接口优先级，低12bit是接口编号，优先级可由用户手动更改

BPDU（Bridge Protocol Data Unit，网桥协议数据单元），BPDU是STP能够正常工作的根本，BPDU是STP的协议报文。嗯，类比下的话，就像ospf的协议报文？这些报文会携带一些信息，比如自己的桥id，根桥的桥id，开销等。分为两种类型，配置BPDU，TCN BPDU。配置BPDU是STP进行拓扑计算的关键；TCN BPDU用于网络拓扑发生变更的状况，多了两位，TC和TCA

大概的工作顺序就是大家先互发BPDU报文，一开始都默认自己是根桥，然后逐项对比id，选出一个根桥。

选出根桥后，每一台不是根桥的交换机会在自己的接口中选举出一个根接口（一般的，是和根相连的接口，通俗的说是离根最优的接口），形象的理解就是朝向根的接口，在根据上述所提到的一些原则，离开销最小，接口的优先级较高，会开始计算生成树。

生成树的计算需要时间，报文的传送也可能会出现一些临时的回环，所以引入STP的接口状态来决定何时能正常通信

这个很麻烦的我感觉。。。禁用状态相当于滚木，被阻塞的情况下也是滚木。当初步认定为指定接口后，进入侦听状态，但是不会学习MAC地址，也不会发业务数据。在15s的时间后，如果确认是指定接口，就进入学习状态，再过15s时间，可以正常转发，就进入我们所熟悉的网路环境啦（可喜可贺！）

接下来有几种典型的故障状态：

前面的报文中有一个MAX AGE的值，BPDU 中包含 Max Age，交换机会周期性发送 BPDU，使其他交换机不断更新所保存的生成树信息；如果一段时间内没有收到更新的 BPDU，旧的 BPDU 信息超过 Max Age 后就会被认为失效，交换机据此认为原来的拓扑信息可能已经失效，并重新计算生成树。

如这里，SW2会意识到上游故障了，于是非根桥会互相发送BPDU，重新选出根桥，最后经过两个Forward Delay，重新恢复正常，MAX AGE的20s计时加上这30s延迟，大概需要50s左右恢复时间