轉自：http://blog.51cto.com/13402236/1973112

為什麼要有生成樹協議（spanning-tree protocol）？

   在傳統的交換網路中會產生故障（單點故障），導致主機通訊失敗。

例如：sw3 Fas0/23 埠故障，則PC1/PC2 無法與PC3 通訊

   單點故障如何解決？

   1.增加冗餘鏈路

   2.增加冗餘裝置

例如：增加冗餘鏈路（sw1與sw3 相連）

      即使sw3 fas0/23 埠故障，SW2傳送的廣播包也可通過sw1進行轉發，從而轉發給sw3，即可實現PC1/PC2/PC3 之間的主機通訊。

   增加冗餘鏈路的情況下，會產生什麼問題？

     在增加冗餘鏈路的情況下，產生環路的資料（即廣播風暴），會不斷的在網路中進行傳輸，從而消耗網路中鏈路資源和裝置資源。

  如圖，假設所有的埠均無故障，增加冗餘鏈路（sw1與sw3相連），sw1在發出廣播後，sw2（sw3）收到並轉發給sw3（sw2），sw3（sw2）收到並轉發給sw1，從而形成環路（廣播風暴），消耗網路鏈路中的資源。

如何解決這個問題？

     STP（spanning-tree protocol）---生成協議

    作用----存在冗餘鏈路的情況下，實現環路保護，（即線路故障時，阻塞埠開啟，恢復資料通訊）

    實現----BPDU（網橋協議資料單元）

    分類----PVST/RSTP/MSTP

   工作過程

  1.確定交換機的角色

     分類：

           根交換機（只有一個）

           非根交換機（除根交換機以外的交換機）

     原則：

           比較每個交換機的BID（橋ID），越小越好

           組成：優先順序+MAC地址（基MAC）

                 優先順序：預設是32768

                  MAC地址：交換機主機板MAC地址

                   sw#show version

  2.確定埠角色

     分類：

          根埠---在非根交換機上距離根交換機最近的埠

        指定埠---每一個衝突域中，距離根交換機最近的埠

               （衝突域---交換機埠互聯形成）---根交換機上的埠均為指定埠

      非指定埠---除根埠及指定埠以外的交換機埠

   判斷思路----首先判斷根埠----->再判斷指定埠------>最後判斷非指定埠

如何表示上文中“最近“這個距離？

            在STP中，通過cost 表示一個路徑的距離

         對於某些鏈路，均有預設的cost值：

          10 M --- cost 100

          100M --- cost 19

          1000M（1G） ---- cost 4

          10000M（10G） ---- cost 2

    通過什麼來判斷埠所屬角色？

       BPDU--橋協議資料單元

        root-id      //表示根交換機是誰

        cost        //表示傳送該BPDU協議的交換機到達根交換的距離

        BID         //表示傳送該BPDU的交換機的名字

        Port-id      //表示傳送方交換機是在那個埠傳送出來的

                    （組成--優先順序（預設128）+MAC地址） 

                  以上都是越小越好!!!

例如：如圖，sw2為根交換機（RootSwitch），sw1，sw3為非根交換機，

判斷sw1上兩個埠哪個是根埠，根據 BPDU-橋協議資料單元，root-id 都為sw2，fas0/11的cost值為19（路徑--sw1--sw2），fas0/13的cost值為38（路徑--sw1-sw3-sw2），則 fas0/11為根埠。

sw3上的兩個埠哪個是根埠：根據 BPDU-橋協議資料單元，root-id 都為sw2，fas0/23的cost值19（路徑--sw3--sw2），fas0/13的cost值為38（路徑--sw3-sw1-sw2），則fas0/23為根埠。

sw4 上的兩個埠哪個是根埠：根據 BPDU-橋協議資料單元，root-id 都為sw2，fas0/16的cost值38（路徑--sw4--sw3--sw2），fas0/15的cost值為38（路徑--sw4-sw3- sw2），繼續判斷BID，都是SW4，相同，繼續判斷Port-id（傳送方交換機是在哪個埠傳送進來的）

即sw3 fas0/11---->sw4 fas0/16 

sw3 fas0/12---->sw4 fas0/15

由於是sw3 傳送BPDU 給sw4，則看sw3上連線sw4的兩個埠離根交換機的遠近。 sw3上 fas0/11 和fas0/12的root-id，cost值（sw3-sw2--19）BID（優先順序+基MAC）相同，最後看Port-id（優先順序+埠號）

優先順序都預設為128，埠號fas0/11 小於fas0/12，則根埠為sw3 fas0/11埠所對應的sw4 fas0/16埠。

再判斷指定埠：指定埠---每一個衝突域中，距離根交換機最近的埠

          根交換機上的埠都是指定埠。即sw2上 fas0/12 fas0/13為指定埠

在sw1 fas0/13 和sw3 fas0/13 埠連線形成衝突域中，sw1 fas0/13 sw3 fas0/13 的root-id 都為sw2

cost值都為19（sw1-->sw2/sw3-->sw2）則比較BID，優先順序都是32768，基MAC 不同，由於sw1基MAC小於sw3基MAC，則sw1的fas0/13為指定埠。

   sw#show spanning-tree
....

3.確定埠狀態

     disable    //相當於shutdown，此時埠不能使用；

     listening   //偵聽，該狀態偵聽的是BPDU，用於確定埠角色（15s）

     learning   //學習，該狀態學習的是MAC，形成MAC地址表（15s）

     forwarding //轉發，即埠的最終轉發狀態；（根埠，指定埠最終都是forwarding狀態）

     block     //阻塞，此時埠是不可以傳送資料的；（非指定埠都是block狀態）