無論是弱電網絡工程師還是網絡工程師，在學習網絡技術的時候，都感覺STP很難理解，是一道漫不過的坎。今天通過本文，大家按照步驟仔細閱讀，相信大家就可以理解STP生成樹協(xié)議了。

STP英文全稱是Spanning tree protocol，中文解析為生成樹協(xié)議。生成樹協(xié)議可以簡單理解為生成樹協(xié)議根據(jù)相關參數(shù)從樹根開始，通過阻塞某些端口，往下生成一棵無環(huán)路的拓樸樹。

如下圖所示：

因為有阻塞端口的鏈路不可用，所以根據(jù)上圖可以畫出一棵無環(huán)路的拓撲樹如下圖所示：

大家看完上面拓撲后，可能會疑問，什么是樹根？，SW1為什么會成為樹根？、樹根的作用是什么？、哪些端口會被阻塞？、哪些端口不會被阻塞？、端口角色是什么？等等一系列問題。接下來我們就開始詳細學習STP生成樹的各個概念吧。

根橋：root bridge，也就是上圖所說的“樹根”。在一個STP網絡中，根橋只有一個，它是整個網絡的邏輯中心。網絡收斂后，根橋會按照一定的時間間隔產生并向外發(fā)送配置BPDU，其他設備僅對該報文進行轉發(fā)，傳達拓撲變化記錄，從而保證拓撲的穩(wěn)定。

第一步：選舉根交換機

根橋的選舉規(guī)則是：交換機啟動時會相互發(fā)送配置BPDU，BPDU中包含bridge id（橋ID）字段，橋ID最小的將會成為全網的根橋。

BPDU報文格式

IEEE 802.1D標準中規(guī)定橋ID是由2字節(jié)的交換機優(yōu)先級（Bridge Priority）與6字節(jié)的交換機MAC地址構成，即BID（8字節(jié)） = 交換機優(yōu)先級（2字節(jié)） + 交換機MAC（6字節(jié)）。默認交換機優(yōu)先級均為32768；交換機mac由24位固定廠商代碼（華為的廠家是4c:1f:cc）+24位自定義數(shù)字組成。

抓包顯示，交換機-2每隔2s會定期發(fā)送從啟動端口GE0/0/1發(fā)送配置BPDU（橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元）。BPDU中包含橋ID，交換機通過對比橋ID的大小來選舉根交換機。

BPDU中包含的橋ID字段

接著我們把交換機-3（橋ID是32768+4c1f-cc1a-36d9）也接到hub上,驗證一下根橋的選舉規(guī)則（交換機-3的橋ID比交換機-2的橋ID小，比較規(guī)則是：先比較根橋優(yōu)先級，再比較mac地址），驗證命令是：display stp，結果如下圖所示：

從上圖可以看到，經過比較，交換機-3成了交換機-2和交換機-3組成的網絡的根橋。

第二步：選舉根端口。

1.根橋選出來后，才會選擇根端口。根端口指的是非根交換機到達根交換機的根路徑開銷最小的端口。根路徑開銷指的是，交換機某端口到根橋累計的路徑開銷就是所經過的各個橋上的各端口的路徑開銷累加而成，這個值叫做根路徑開銷（Root Path Cost）。如下圖所示：

SW4的2端口的路徑開銷=SW4的2端口的路徑開銷（10）+SW2的1端口的路徑開銷（10）=20。

SW4的1端口的路徑開銷=SW4的1端口的路徑開銷（100）+SW3的2端口的路徑開銷（100）。

兩者對比，SW4的根路徑開銷為20，根端口為2端口（因為該端口到根交換機的路徑開銷最小）。

2. 如果SW4的2端口和1端口到達根橋（SW1）的路徑開銷都一樣，SW4根據(jù)從2端口和1端口接收到的配置BPDU中的發(fā)送者橋ID來選舉根橋。端口接收到的BPDU中，發(fā)送者橋ID小的，該端口將會成為根端口

第三步：選舉指定端口

根交換機上的每個端口都是指定端口。每個交換機之間的鏈路都需要選出一個指定端口，指定端口抑制其它（交換機自身的端口或者其它交換機上的端口）端口發(fā)送配置BPDU。

如上圖所示，全網根據(jù)第一、二步選舉出了根橋以及跟端口。那么接下來如何選舉指定端口呢？

SW1-SW2之間選擇指定端口,因為SW1為根橋，根橋上的所有端口都是指定端口，該段鏈路上，SW1的1端口為該網段的指定端口；SW2和SW4之間，因為SW4的2端口為RP端口，所以，該鏈路上，SW2的2端口為指定端口（為什么呢？因為指定端口會向下轉發(fā)配置BPDU,根端口只接收配置BPDU）；SW1和SW3之間，因為SW1為根橋，SW1上的所有端口都是指定端口，該鏈路上指定端口為SW1的2號端口。

最后，SW4和SW3之間的鏈路上需要選出指定端口，選舉的規(guī)則是：1.比較根橋ID，越小越優(yōu)先、2.比較根路徑開銷，越小越優(yōu)先、3.比較發(fā)送者橋ID，越小越優(yōu)先。因為全網根橋ID一致，SW4的1號端口到達根橋的路徑開銷是（10+10=20），SW3的1號端口到達根橋的路徑開銷為（100）,所以SW4的1號端口成為該鏈路的指定端口，SW3的1號端口為AP阻塞端口（該端口不轉發(fā)數(shù)據(jù)）。

如下圖所示：