STP协议概述
二层网络设备的防环机制——STP协议
一、STP协议是什么
STP（Spanning Tree Protocol）是运行在交换机上的二层协议，它的主要功能是确保在网络中存在冗余链路时不会产生环路。
STP遵循IEEE802.1D标准，运行了STP协议的设备会彼此交互信息来发现网络中的环路，然后STP会将部分冗余链路强制阻塞，形成树状网络拓扑，以达到破环的目的。当处于转发状态的链路不可用时，STP会重新配置网络，激活合适的备选链路。
二、STP协议的三要素
从环形网络拓扑结构到树形结构，STP有三个要素：根桥、根端口、指定端口。
- 根桥：对于一个STP网络，根桥在全网中只有一个，它是整个网络的逻辑中心，但不一定是物理中心。在进行根桥的选择时，一般会选择性能高、网络层次高的交换设备作为根桥。根桥会根据网络拓扑的变化而动态变化。在配置STP过程中，建议手动配置根桥和备份根桥。请配置最核心的交换设备为根桥，以保证STP二层网络的稳定性，否则新接入设备可能会触发STP根切换，从而导致业务短暂中断。
- 根端口：去往根桥路径开销最小的端口，根端口负责向根桥方向转发数据，这个端口的选择标准是依据路径开销判定。在一台设备上所有使能STP的端口中，根路径开销最小者，就是根端口。很显然，在一个运行STP协议的设备上根端口有且只有一个，根桥上没有根端口。
- 指定端口：指定桥向本设备转发配置消息（BPDU报文）的端口或者指定桥向本网段转发配置消息的端口。
此外，交换设备和端口都有ID，分别是桥ID（BID）和端口ID（PID）。端口ID由端口优先级和端口号组成。桥ID由桥优先级和桥MAC两部分组成，在STP网络中，桥ID最小的设备会被选举为根桥。
一旦根桥、根端口、指定端口选举成功，则整个树形拓扑建立完毕。在拓扑稳定后，只有根端口和指定端口转发流量，其他的非根、非指定端口都处于阻塞（Blocking）状态，它们只接收STP协议报文而不转发用户流量。
三、STP报文格式
上述桥ID、路径开销和端口ID等信息都是通过BPDU协议报文传输的。BPDU报文被封装在以太网数据帧中，目的MAC是组播MAC：01-80-C2-00-00-00，Length/Type字段为MAC数据长度，后面是LLC头，LLC之后是BPDU报文头。
在初始化过程中，每个桥都主动发送配置BPDU。但在网络拓扑稳定以后，只有根桥主动发送配置BPDU，其他桥在收到上游传来的配置BPDU后，才触发发送自己的配置BPDU。配置BPDU的长度至少要35个字节，包含了桥ID、路径开销和端口ID等参数，即{根桥ID，累计根路径开销，发送者BID，发送端口PID}。只有当发送者的BID或端口的PID两个字段中至少有一个和本桥接收端口不同，BPDU报文才会被处理，否则丢弃。这样避免了处理和本端口信息一致的BPDU报文。
四、STP的实现过程
STP的树形结构实现过程如下：
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网络初始化时，网络中所有的STP设备都认为自己是“根桥”，根桥ID为自身的设备ID。通过交换BPDU消息，设备之间比较根桥ID，网络中根桥ID最小的设备被选为根桥。根桥上的所有端口都是转发状态。
- 非根桥设备将接收最优配置消息的那个端口定为根端口，根端口也是处于转发状态。
- 设备根据根端口的配置消息和根端口的路径开销，为每个端口计算一个指定端口配置消息，然后将计算出的配置消息与角色待定端口自己的配置消息进行比较：
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如果计算出的配置消息更优，则该端口被确定为指定端口，其配置消息也被计算出的配置消息替换，并周期性地向外发送；
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如果该端口自己的配置消息更优，则不更新该端口的配置消息并将该端口阻塞。该端口将不再转发数据，且只接收不发送配置消息。
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五、参考文献
support.huawei.com 技术支持>文档中心>交换机>数据中心交换机>CloudEngine 58&68&78&88&98>配置调测 
