对于一个运行STP的网络，根桥在全网中有且只有一个，并且为在网络中具有最小桥ID（BID）的桥。网络中除根桥外的其他桥统称为非根桥，但是每个物理网段（共享的一段链路）会选举出一个指定桥（指定交换机），负责该物理网段的STP BPDU（网桥协议数据单元）和数据转发，毕竟一段链路有两端，具体由那一端的交换机负责数据转发，也需要确定。

（3）BID选举方法

STP中的每个交换机都有BID，BID由16位的桥优先级和48位的桥MAC地址构成，值越小优先级越高。STP中，取值范围是0-65535（必须是4096的倍数），也是值越小优先级越高，默认值为32768。桥MAC地址不能配置，且是全球唯一。

2.端口角色

（1）根端口 root prot

是所在交换机上离根交换机最近（根路径开销最小）得端口，处于转发状态，仅在非根桥上存在。

（2）指定端口 designated port

对于非根交换机，它是向下游交换机转发来自根桥STP BPDU的端口，也是接受下游用户发送到上游交换机的数据的端口。在根交换机上，除了没有启用的端口，其他STP端口都是指定端口，在指定交换上，每个物理网段只有一个指定端口。

（3）阻塞端口 alternate port

该端口处于阻塞状态，接受STP BPDU，参与STP生成树的计算，但不能接受用户数据帧，也不发送BPDU和用户数据帧。

3.端口状态

（1）Disabled 禁止

不接受也不发送数据帧、BPDU，不学习MAC地址，不参与生成树计算，相当于没有启用

(2)Listenling 侦听

不转发数据帧，不学习MAC地址表，参与生成树计算，接受并且发送BPDU

（3）Blocking 阻塞

不转发数据帧，不学习MAC地址表，接受BPDU，参与生成树计算，但不向外发送BPDU，仅对应alternate端口

（4）Learning 学习

不转发数据帧，但是学习MAC地址表，参与生成树计算，接受并发送BPDU

（5）Forwarding 转发

正常接收、转发数据帧，学习MAC地址表，参与生成树计算，接受并发送BPDU

4.5种端口状态之间的转换关系

（1）端口被选为根端口或者指定端口时，立即进入（无需等待）listening状态

（2）端口被选举为预备端口时，进入阻塞状态。

（3）端口由listening状态迁移到learing状态，或由learning状态迁移到forwading状态，其迁移等待的时间间隔默认为15秒

（4）端口被禁用或链路失败，端口立即（无需等待）进入disable状态

（5）端口初始化或使能时，由disable状态立即进入listening状态

注意：blocking、listening、learning、forwarding四种状态端口被禁用，或者对应的链路断开时都可以直接进入disable状态

处于阻塞状态的端口，任然可以接收STP BPDU（不能接受数据帧）只是不能发送STP BPDU

三、STP BPDU

STP BPDU有两种类型：配置BPDU和TCN BPDU（拓扑更改通告）

1.配置BPDU

（1）基本介绍：

STP通过在交换机之间传递配置BPDU来选举根交换机，并确定每台交换机端口角色和状态，配置BPDU中包含了发送者BID、路径开销、根桥BID和PID等参数。

STP配置BPDU时一种用于交换网络中交换参数信息、选举根桥、确定每台交换机端口的角色的消息。配置BPDU被封装在以太网数据帧部分

配置BPDU帧结构

（2）注意

有些字段的取值是特定，不能改变，比如目的MAC地址字段，是一组任播MAC地址：01-80-C2-00-00-00，在LLC头部中的DSAP和SSAP，根据IEEE标准，STP的值均为0x42（IEEE802.1d协议类型），control为0x03

2.BPDU字段说明

协议ID：

总是为0

协议版本：

总是为0

BPDU类型：

配置BPDU为0，TCN BPDU为0x80

标志：

共8位，最低为=TC标志，最高位=TCA标志，在配置BPDU中，全部为0

根标识符：

指当前根桥的BID

根路径开销：

指从本设备发送该配置BPDU的端口到达根桥的总开销

桥ID：

指发送该配置BPDU的交换机的BID（发送者BID），由2字节的桥优先级和6字节的MAC地址组成。网络拓扑稳定后，每台交换在收到根桥BPDU后，发送自己的配置BPDU时要以自己的BID设置本字段。

端口ID：

由发送该配置BPDU的端口的优先级和ID组成。

消息生存时间（BPDU Message Age)：

①指的时BPDU的生存时间，超过将被删除，不再转发，类似IP地址中的TTL字段。

②BPDU若来自根桥，message age为0，若是其他桥转发，message age是从根桥发送到当前根桥接收到BPDU时间的总和

③配置BPDU每经过一个桥，message age就增加1，到达设定的message age值后就不能向下游设备传输。

最大生存时间（Max Age)：

又称为老化时间，默认时间为20秒，类似于路由协议中用于维护邻居关系的邻居失效计时器，超过了这个时间，则认为接口连接的邻居失效了，删除原来的配置BPDU。

hello计时器（Hello Time)：

两个相邻配置BPDU发送的时间间隔，默认为2秒

转发延时（Forward Delay)：

指控制listening和learning状态的持续时间，在拓扑结构改变后，交换机在发送数据包前维持在listening和learning状态的时间，默认为15秒

注意：在网络拓扑稳定之后，非交换机并不是不能发送配置BPDU，只是不能主动发送了，

非根交换机并不是直接原封不动地转发来自根交换机，或上游交换机的配置BPDU，二十会修改其中的一些参数，以作为发送者发送配置BPDU

四、TCN BPDU

1.作用

TCN BPDU 是下游交换机感知到拓扑变化发生变化时，向上游发送的拓扑变化通知，其实，在拓扑改变时所发送的BPDU不仅包括TCN BPDU，还包括TCA BPDU（拓扑更改确认）和TC BPDU（拓扑更改）

2.三种BPDU

（1）拓扑变更通知BPDU（TCN PBDU）

用于非根桥在根端口上向上游交换机通告拓扑改变信息，并且每隔hello time（2秒）发送一次，直到收到上游交换机的TCA BPDU或者TC BPDU。

（2）拓扑改变确认配置BPDU（TCA BPDU）

此BPDU flag字段最高位的TCA置1，普通的BPDU中的flag字段全部设置为0，TCA BPDU用于非根桥在接受到TCN BPDU的指定接口上向下游交换发送拓扑改变信息。

（3）拓扑改变配置BPDU （TC BPDU）

此配置BPDU flag字段中最低位的TC置1，用于根交换机向下游全网泛洪拓扑改变信息，通知修改MAC表项的老化时间为一个转发延时时间（默认15秒），所有下游交换机都在自己所有的指定端口上泛洪此BPDU。

TCN BPDU中的BPDU type字段值为0x80，TCA BPDU和TC BPDU 均为配置BPDU，故该字段仍为0x00。

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