1、STP 是一个二层防止环路的机制，在冗余网络中将特定的端口置于阻塞状态,来实现既没有环路,也可以冗余的网络。而实现这种效果的关键是发送 BPDU 帧，通过里面的一些字段来决定自己的角色以及状态。BPDU 的作用：选举根桥、确定本地是否形成环路、阻塞特定端口防止环路、监控生成树的状态；BPDU 有两类：配置和 TCN；TCA 是配置 BPDU 的一种，当拓扑变化时检测到变化的交换机会通过 RP 向根桥发送 TCN；而根桥收到 TCN 后会发送 TCA 表示收到，同时发送TC 要求该交换机把 MAC 表的 age 时间改为 15 秒以学习新的表：由于 TC 是 RB 产生的，所以要更改各个计时器时
2、只能在 RB 上更改。首先看一下 BPDU 的内容：实验实验目的通过实验看到交换机以及端口变化的全过程。以及 BPDU 中的各项内容。实验拓扑实验过程在各条链路开启抓包，记录交换机从加电到完成收敛的全过程：来看 SW3 和 SW4 链路抓包情况：先强调一下，STP 的协议 ID 和版本都是 0。最开始 SW3 认为自己是根桥，然后自己发送代号为 0x00 的配置 BPDU，我们首先研究 type，root bridge id，path cost，age 由于是自己发出的所以 message Age 为0，同时 root id 为自己，由于是自己发出的所以 path cost 为 0。在往下看：
3、当从其他交换机收到 bridge id 比自己还小的交换机，这里由于我没有对优先级做操作，所以他们会比较 MAC 地址结果发现自己比别人的小，于是 root id 变成了其他的，而此时的 message age 也变成了 1，我们通过 root id 查看出根桥为 SW1，看下SW1：SW1#show spanning-tree briVLAN1Spanning tree enabled protocol ieeeRoot ID Priority 32768Address c204.0838.0000This bridge is the rootHello Time 2 sec Max Age
4、 20 sec Forward Delay 15 secBridge ID Priority 32768Address c204.0838.0000Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 secAging Time 300完全一致。再看 message age 字段，SW3 收到的 BPDU 帧显示为 1，我们将 SW4 与 SW1 相连的端口全部 down 掉，再查看 SW4 收到的 BPDU：这里可以看清楚了，message age 变成了 2，SW4 收到的 BPDU，经过两个交换机。再看一下 path cost，同样是 SW3
5、发出的，SW3 到根桥的 cost 值为 38。我们刚才关掉端口的时候，拓扑信息发生了变化，看下 SW4 做了什么操作：TCN 是由获得拓扑变化的交换机向根桥发送的 BPDU 帧，根桥收到后会向其他交换机发送拓扑变化信息。也就是配置 BPDU。一下是 BPDU 的一些理论资料：BPDU字节 字段 描述2 协议 ID 此处总为 01 版本 STP 的版本。802.1 为 01 消息类型 BPDU 的类型（配置 BPDU=ox00 TCN=ox80）1 标志 TC/TCA8 Root Identifier 根 ID 根网桥的网桥 ID4 Path Path Cost 路径开销 到达根网桥的 STP
6、 开销8 Bridge Identifier 网桥 ID 转发根网桥 BPDU 的网桥的 ID2 Port Identifier 端口 转发根网桥 BPDU 的网桥的端口 ID2 消息寿命 从根桥发出 BPDU 之后的秒数，每经过一网桥就减一。即为跳数2 最大寿命 网桥交根桥看作不可用前保留根桥 ID 的最大时间2 hello 时间 根桥连续发出 BPDU 的间隔2 转发延迟 网桥监听与学习状态所停留的时间。 BPDU 有两种。一种为生成生成树时的配置 BPDU，一种为网络拓扑发生变化时发出的 TCN BPDU。还有 RSTP BPDU、MSTP BPDU 和 Cisco MST BPDU 呢
7、STP 我们先来看一下他的四条工作机制:在一个网络中只有且必须有一个为根网桥每一个非根网桥有且只有一个根端口每一个网段有且只有一个指定端口所有非指定端口都因该阻塞掉根据以上机制我们来模拟一下它的工作流程:首先启动的时候每一台交换机都认为自己都是根桥,这样就进行选举(选举的原则是根据 BPDU 当中的 Brideger Identifier 来进行判断,当 BID 中的网桥的优先级相同时就根据 MAC 地址小的选为根桥 Root Identifier);当选定根桥时再在非根桥的交换机上选定根端口(根据到根桥的路径开销值 Root Path Cost 来判定,选择路径开销值小的作为根端口)(上行交
8、换机 Bridger Identifier 和上行端口的 Port Identifier);为每一个网段选择一个指定端口(当一个网段出现俩个根端口时,根桥优先考虑.);断掉非指定端口.这样就逻辑上解除了环路问题.BPDU:中用到字段就是1: 根桥的 BID2: 到根桥的开销3: 自己的 BID4: 端口 ID就是用这些从上都下比 如果已经匹配的话就选择完成如果不匹配的话就是按照数字向下走本贴研究 BPDU 的类型，如图所示 STP 工作正常 ：BPDU 分为两种： Configuration BPDU (配置的 BPDU) 和 TCN BPDU（拓扑变化的BPDU）图中 我们以 CF BPDU
9、 代替 配置 BPDU ，UP BPDU 代替 拓扑变化 BPDU以图示讲一下两种 BPDU 的作用和应用 ：TCN BPDU -拓扑变化的 BPDU非根桥始发。当一台非根桥交换机，拓扑发生变化的时候，就会产生一个TCN BPDU，这个 BPDU 是告诉根桥的，也就是说只有根端口才会发送这类的 BPDU，上行 。Configuration BPDU -配置 BPDU根桥始发。当根桥受到 TCN BPDU 后，会产生一个配置 BPDU，告诉所有它知道的非根桥交换机，拓扑发生了变化。会发现这种的 BPDU 是通过指定端口始发和转发的，下行。总结：1、 RP 接收 配置 BPDU ，发送 拓扑变化
10、BPDU。2、 DP 接收 拓扑变化 BPDU ，发送 配置 BPDU。BPDU 分为几种类型：configuration BPDU type:0x00 注意类型号TCN BPDU type 0x80这两种类型的 BPDU 是由 BPDU 协议字段中的 TYPE 决定的，具体字段内容如下：Bytes Field 2 Protocol ID 1 Version 1 Message Type 1 Flags 8 Root ID 4 Cost of Path 8 Bridge ID 2 Port ID 2 Message Age 2 Maximum Time 2 Hello time 2 Forwa
11、rd Delay STP 在交换机之间运行，交换配置信息，就是靠 BPDU 实现的。BPDU 每隔 2 秒，以 Multicast 的方式发送，在 designate port 上被发送。通过 BPDU 信息的交换，我们能够：1、为整个 STP 网络找到一个 root switch，也叫 root bridge2、为每个网段选举一个 designate switch，或者说 designate bridge3、通过设置某些端口为 backup 状态，来打破环路正常情况下，交换机只会从它的 Root Port 上接收 configuration BPDU 包，但是绝不会主动发送 configur
12、ation BPDU 包给 root bridge。这里就需要提到第二种类型的 BPDU 包了，也就是 Topology Change Notification(TCN) BPDU。这样,当一台交换机检测到拓扑变化后,它就可以发送 TCN 给 root bridge,注意TCN 是通过 root port 向 root bridge 方向发出的.当交换机从它的 designate port 接收到 TCN 类 BPDU 时,它必须为其做转发,从它自已的 root port 上发送出去 TCN 类型的 BPDU 包,这样一级一级地传到 root bridge后,TCN 的任务才算完成.在以上的过
13、程中,无论是哪台交换机从它的 designate port 上收到了 TCN 类型的BPDU 包,它都必须给一个回复,必须从 designate port 上发出 TCA 位被置 1 的 normal configuration BPDU 包,注意 ,这里是正常的 configuration BPDU 包.它的 TCA 位被置1,表明是要给 TCN 以回复的,但它跟 TCN 不是一类型的包.那么当 TCN 传遍全网,直至到达 ROOT BRIDGE 后,root bridge 也要做出一种回应,它会发出一个正常的 configuration BPDU 包,当然会有一些不同,就是包内的 TC 字段会被置 1,TC 即 topology change,表示发现拓扑变化.这个包会被所有交换机转发,同样的 TC 位会置 1,直至传遍全网,所有交换机都得知拓扑变化为止
