轉自 http://sunxuewei.blog.51cto.com/902684/978573
需求：
在大型局域網中，為了維護網絡的健壯性和可靠性，在核心層會采取多台設備進行冗余備份，而在匯聚層也會采取雙歸屬或者環路來達到負載分擔和冗余備份。因此在此類網絡中從一點到達另一點可能會有多條路徑可達。因而在報文轉發時不可避免的會產生廣播風暴。
STP的計算將錯綜復雜的物理網絡整合成一棵邏輯轉發樹，將那些沒有必要的鏈路阻塞。而當某些當前在用的鏈路發生故障時，又可以快速啟用被阻塞的的鏈路來代替，保證網絡的連通性。簡單地說，想做冗余又怕環路所以用 STP 解決。
作用：
交換機內的生成樹算法（STA）使你可以創建一條備用鏈路（當網絡中存在多台交換機時）。在主鏈路正常工作時，備用鏈路處於空閑狀態（不工作）；只有在主鏈路出現問題時，備用鏈路才不需要任何人工干預自動地接替主鏈路。這種自動重構的功能，使得網絡上的用戶能夠最大限度地與網絡保持正常的連接。
STP協議在邏輯上斷開網絡的環路，防止廣播風暴的產生，而一旦正在使用的線路出現故障，邏輯上被斷開的線路又被連同，起到了冗余備份的作用。
原理
什么是STP協議？
STP（Spanning Tree Protocol）生成樹協議
舉例：當網絡存在環路的時候，A查找MAC地址，不存在，那么它向B、C廣播，B、C也不存在，那么它們也向外廣播，這樣一來，就會形成雙向廣播環，廣播風暴最終會導致網絡資源耗盡，交換機死機。
在這個時候，STP就起到作用了
stp協議是邏輯上斷開環路，防止廣播風暴的產生
當線路出現故障，斷開的接口被激活，恢復通信，起備份線路的作用
STP將一個環形網絡生成無環拓朴的步驟：
選擇根網橋（Root Bridge）
選擇根端口（Root Ports）
選擇指定端口（Designated Ports）
網橋ID（BID）
網橋ID是唯一的，交換機之間選擇BID值最小的交換機作為網絡中的根網橋
取值范圍：0 ～ 65535
缺省值：32768
交換機A的BID只最小（000d.2800.b100),所以它將被選為根網橋（root bridge）
下一步選擇跟端口，
在非根網橋上選擇一個到根網橋最近的端口作為根端口
選擇根端口的依據是：
根路徑成本最低
直連的網橋ID最小
端口ID最小
根路徑成本－是網橋到根網橋的路徑上所有鏈路的成本之和
鏈路帶寬（Mb/s） 路徑成本
10 100
16 62
45 39
100 19
155 14
622 6
1000 4
10000 2
我們只需要記住3個路徑成本就夠了（100，19,4）這是比較常用的三個
指定端口
在每個網段上，選擇1個指定端口
根橋上的端口全是指定端口
非根橋上的指定端口：
根路徑成本最低
端口所在的網橋的ID值較小
端口ID值較小
接下來我做一個經過stp計算，最終形成無環拓撲結構的過程，看圖
A很明顯是根網橋
圖沒截好，BC上面的根端口 也已經出來了 （因為與根網橋直連的端口是根端口）
接下來，指定端口的選擇
A是根網橋，所以它上面的所有端口都是指定端口
如圖所說，B的網橋ID較小，所以B上面的端口為指定端口，
這樣，經過stp計算，無環拓撲網絡結構就出來了
好了 過程大家看明白了吧，但是有沒有想過，交換機怎么知道其他交換機的網橋ID？怎么知道哪個端口的根路徑成本最小？
這就涉及到BPDU（橋協議數據單元）
交換機之間使用BPDU來交換STP信息
BPDU
Bridge Protocol Data Unit －橋協議數據單元
使用組播發送BPDU，組播地址為：
01-80-c2-00-00-00
BPDU分為2種類型：
配置BPDU － 用於生成樹計算
拓朴變更通告（TCN）BPDU － 用於通告網絡拓朴的變化
BPDU所包含的關鍵字
1，交換機啟動時，假定自己是根網橋，在向外發送的BPDU中，根網橋ID字段填寫自己的網橋ID,
2，當接收到其他交換機發出的BPDU后，比較網橋ID，選擇較小的添加到根網橋ID中
3，當全網所有的交換機接收到全部的BPDU並作比較后，就可以選擇出唯一的一個根網橋
4，根網橋發送根路徑成本為0的BPDU
5，其他交換機接收到根網橋的BPDU后，在根路徑成本上添加接收接口的路徑成本，然后轉發
交換機的5種stp狀態
狀態 用途
轉發（Forwarding） 發送和接收用戶數據
學習（Learning） 構建網橋表
偵聽（Listening） 構建“活動”拓朴
阻塞（Blocking） 只接收BPDU
禁用（Disable） 強制關閉
生成樹計時器
交換機開機需要等待30秒時間開始轉發數據
當某個正在使用的鏈路斷掉，阻塞的端口需要50秒時間開始轉發數據
0--------------20-----------15-----------15
阻斷 傾聽 學習 轉發
OK，比較亂，認真看就明白了