生成树又叫CST spanning tree protocol
HUB工作原理：复制和放大
交换机原理：
生成树存在的原因：
解决二层环路：手动解决闭环问题（拔掉网线）、生成树
STP中交换机的角色：
根网桥、非根网桥（交换机的前身是网桥，交换机是硬件转发，网桥是软件转发，网桥端口密度小，交换机端口密度大）
STP中端口的角色：
根端口-RP（每台非根桥上有且仅有一个根端口）；
指定端口-DP（在每条链路上有且仅有一个指定端口，有几根线就有几个DP，作用是发送配置的BPDU，指定端口是在每一条链路上面进行选举的）；
阻塞端口-blocking；
STP的接口状态：
1、禁用（disable）：该接口不能收发BPDU，也不能收发业务数据帧，例如接口为DOWN
5、转发（forwarding）：处于该状态的接口可以正常收发业务数据帧，也会进行BPDU处理，接口的角色需要是根接口或指定接口才能进入转发状态。
根网桥选举原则：
2、Bridge id = priority (32768) + MAC
根端口的选举原则：
1、到根网桥的开销最小
2、直连网桥的bridge-id最小
3、对方的port-id（端口优先级默认128+端口编号）最小
指定端口的选举原则：
1、到根网桥的开销最小
2、所在网桥的bridge-id=priority(32768)+MAC最小
3、自己的port-id最小
注意：一般根网桥上的接口都是DP，但不是一定（一台交换机，自己连自己，就有一个端口是阻塞）
TCN BPDU拓扑变更提示+TCA拓扑变更确认+TC拓扑变更+message age消息寿命
STP重收敛过程慢：
1、直连故障：被阻塞的端口会从blocking状态，依次切换到listening及learning状态，最终进入forwarding状态；直连链路故障，端口状态切换，延时30s后进入forwarding状态。
2、非直连故障：由于被阻塞端口上不再收到更优的BPDU，因此20s后端口开始从blocking状态依次切换到listening、learning及forwarding状态；非直连故障会导致50s左右的恢复时间，等于max age加上2倍的forward delay时间
根网桥发生故障：（故障恢复过程）
1、当根桥发生故障时，会停止发送BPDU报文
2、非根网桥等待MAX Age计时器（20s)超时，从而导致以及收到的BPDU报文失效，又接收不到根桥发送的新的BPDU报文，从而得知上游出现故障
3、非根桥会互相发送配置BPDU，重新选举新的根桥
4、经过重新选举后，非根桥的A端口经过两个转发延迟之后恢复转发状态（非根桥会在BPDU老化之后开始根桥的重新选举，根桥故障会导致50s左右的恢复时间）
直连链路故障：
当交换机网络稳定时检测到根端口的链路发生故障，则其备用端口会经过两倍的Forward Delay(15s)时间进入用户流量转发状态
非根桥交换机检测到直连链路物理故障后，会将预备端口转换为根端口；直连链路故障，备用端口会经过30s后恢复转发状态。
拓扑改变导致MAC地址表错误：
TCN BPDU在网络拓扑发生变化的时候产生；报文格式：协议标识、版本号、类型；拓扑变化：会使用到BPDU中Flags的TCA和TC位
收到TC后，300s会变成15s
命令区别：
确定根网桥后，只有根网桥会发送配置BPDU，非根网桥转发配置BPDU，配置BPDU的报文格式：
PID（协议ID，对于STP而言，该字段的值总为0）+ PVI（协议版本ID，对于STP而言，该字段的值总为0）
BPDU type（指示本BPDU类型，0x00表示本报文为配置BPDU；0x80表示为TCN BPDU--当网络故障时，交换机向上发送拓扑变更提示)
Flags（STP只使用该字段的最高及最低两个比特位，最低位是TC标志（根网桥发送）--拓扑变更，最高位是TCA标志--拓扑变更确认）
ROOT ID（根网桥的桥ID）+ Bridge ID + Port ID
RPC（根路径开销，到达根桥的STP cost）
Message age（消息寿命，从根网桥发出BPDU之后的秒数，每经过一个网桥都加1，本质上就是到达根桥的跳数）+运行STP协议的网络中非根桥设备收到配置BPDU报文后，报文中的Message Age和Max Age会进行比较：1、如果message age 小于等于max age,则该非根桥设备继续转发配置BPDU报文 2、如果大于，则该配置BPDU报文将被老化，该非根桥设备直接丢弃该配置BPDU，可认为网络直径过大，导致根桥连接失败。
Max Age（最大寿命，当一段时间未收到任何BPDU，生存期到达最大寿命时，网桥认为该接口连接的链路发生故障，默认是20s）
Hello Time（根网桥连续发送的BPDU之间的时间间隔，默认2s）
Forwarding Delay（转发延迟，在侦听和学习状态所停留的时间间隔，默认是15s) + 链路故障会引发网络重新进行生成树的计算，生成树的结构将发生相应的变化，不过重新计算得到的新配置消息无法立刻传遍整个网络，如果新选出的根端口和指定端口立刻就开始数据转发的话，可能会造成临时环路；为此，STP采用了一种状态迁移机制，新选出的根端口和指定端口需要经过2倍的转发延迟后才能进入转发状态，这个延时保证了新的配置消息传遍整个网络，从而防止了临时环路的产生）
STP生成树的过程
（主要比较4个参数进行角色选举：根桥ID、根路径开销、网桥ID、端口ID）
1、选举根桥
2、选举根端口
3、选举指定端口
4、阻塞非指定端口
STP端口状态迁移：
1、端口初始化或者使能，进入BLOCKing状态
2、端口被选为根端口或者指定端口，进入Listening状态
3、端口的Forward Delay时间（15s)到，进入learning状态；再经过一个Forward Delay，进入Forwarding状态
4、端口不再是根端口、指定端口，进入Blocking状态
5、端口被禁用或者链路失效
