1.STP选举过程：
STP有三个选举过程：选根桥、选根端口、选指定端口；
选举完成后，剩下的端口会被阻塞；
1）选根桥
根桥只有唯一的一个；（树形结构的有唯一的根节点）
根桥的选举规则：
BID（桥id）最小的成为根桥
BID是STP数据包BPDU中的一个字段；格式为：优先级.mac
先比较优先级在比较MAC
如图：根桥选举过程
有三个交换机；
刚开始三个交换机都认为自己是根桥（也就是发送的BPDU中的根桥id=自己的bid），然后给其它交换机发BPDU；
如SWA和SWB比较：
SWA收到SWB的BPDU后，得到了SWB的PID，用SWB的pid和自己的pid比较
先比优先级SWA的优先级=4096，小于SWB的优先级32768，于是SWA认为自己比SWB优先，不改变根桥id；
如果SWC收到SWB的BPDU，则是先比优先级 ，都是32760，然后比mac地址，SWB的mac地址较小，因此SWC认为SWB是根桥，改变自己的根桥id；
交换机之间经过一次交互之后，最终选举出了唯一的根桥；
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2）选根端口
根端口是非根桥上的端口；
根端口是交换机到达根桥交换机最近的端口，也就是Root Path Cost最小的端口；
根端口选举规则：
1】 先比较端口的根路径开销Root Path Cost（RPC = 端口收到的BPDU中的RPC + 端口所属链路的Path Cost）
2】如果交换机有多个端口的RPC相等，则比较对端BID；
对端BID是指交换机接口收到的BPDU中的BID；
例如下图中SWB的g0/0/2端口连交换机SWC，会收到SWC的BPDU，SWB的对端BID，就是交换机SWC的BID = 32768.00-01-02-04-cc
3】如果对端BID也相等，则比较对端PID（端口id）；
对端bid相等的情况：交换机的两个端口都接在同一个对端交换机上；
例如，SWB的g0/0/2端口 收到SWC的g0/0/2端口发过来的BPDU，对端PID就是g0/0/2（SWC的2号端口）
4】如果对端PID也相等则比较本端PID大小；
对端pid相等的情况：从对端交换机拉一根线接集线器，然后交换机的两个接口连在集线器上；
（先看RPC在看对端BID，最后比较对端PID和本地PID）
验证根端口选举结果命令：
dis stp brief
可以看到：交换机的g0/0/2端口是根端口，g0/0/1端口是预备端口；
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3）选举指定端口
指定端口决定了数据的转发方向；
对交换机而言：根端口接收来自根桥的数据，然后从指定端口转发出去；（也就是说根端口用来接收数据，指定端口用来发送数据）
正常情况下根桥交换机的所有端口都是指定端口（除了自环端口，也就是用一根线连交换机的两个端口）；
因为根桥的端口的根路径开销为0，是最小的；
指定端口选举规则：（越小越优先）
1】首先比较根路径开销
2】如果RPC相同则比较BID
3】RPC和BID都一样，比较PID
如下图：
SWA-SWB链路的指定端口选举：
这条链路中有两个端口：SWA的g0/0/1端口、SWB的g0/0/1端口；要从这两个端口中选出指定端口；
首先比较根路径开销，因为SWA是根桥，SWA的g0/0/1端口根路径开销是0，SWB的g0/0/1端口小；
SWA的g0/0/1端口被选为这条链路的指定端口；
SWB-SWC链路的指定端口选举：
这条链路中有两个端口：SWB的g0/0/2端口、SWC的g0/0/2端口；
首先比根路径开销，RPC都是2000；
然后比较BID，BID包括优先级和mac地址，的优先级都是32768，于是比较mac地址，SWB的BID中的mac地址较小；
因此SWB的SWB的g0/0/2端口被选为了这条链路的指定端口；
SWC的g0/0/2端口既不是指定端口，也不是根端口，因此成为预备端口，将被阻塞；
导致的结果是，数据包在转发时将不会从SWB转发到SWC；
没有被选为根端口和指定端口的就是预备端口，将会被阻塞；
例如上图中SWC的g0/0/2口就是预备端口；
2.STP的端口状态
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STP端口状态
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接收BPDU
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转发BPDU
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学习MAC
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转发数据
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过渡状态
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稳定状态
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Disabled禁用
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×
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×
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×
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×
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×
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√
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Blocking阻塞
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√
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×
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×
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×
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×
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√
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Listening监听
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√
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√
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×
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×
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√
|
×
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Learning学习
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√
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√
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√
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×
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√
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×
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Forwarding转发
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√
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√
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√
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√
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√
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√
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华为设备STP和RSTP端口状态的显示有所不同：（RSTP将端口状态缩减成三个）
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STP端口的状态解释：
1】禁用 disable 未开启STP协议
2】阻塞 blocking 接收BPDU（端口处于阻塞状态时，可以收数据，但不能转发）
3】侦听 listening 接收BPDU 转发BPDU
4】学习 learning 接收BPDU 转发BPDU 学习MAC地址
5】转发 forwarding 接收BPDU 转发BPDU 学习MAC地址 转发用户流量
查看端口状态的命令：
dis stp brief
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3.STP的计时器：
STP数据包BPDU中的最后4个字段用做计时器；
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计时器
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备注
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Hello
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默认2S，根桥发送BPDU的间隔
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Forwarding Delay
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默认15S，stp端口listening和learning状态的持续实际（监听到学习需要15S，学习到转发需要15S）
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MSG Age
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当前的年龄，每经过一个设备就加1（从根桥开始为0往下算），最大为20，超过20则丢弃BPDU.（不建议接太多设备影响交换机性能）
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Max Age
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20S，保持阻塞的最大时间（每2秒收到一次BPDU，若20秒没收到就不再阻塞，开始侦听、学习、转发）
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一个预备端口从阻塞状态到转发状态的时间：50S
STP的端口状态转换：
4.STP拓扑变化的恢复时间
STP稳定后，根桥会周期性发送BPDU（2s一次）；
如果发生一些故障或更改了配置，STP需要时间重新恢复到稳定状态；
1）根桥故障
如图，SWA为根桥，当SWA挂掉后：
SWB和SWC的根端口将收不到根桥的BPDU；
等待20s（Max Age 默认20s）之后，BPDU老化，开始重新选举根桥；
选出新根桥后，交换机端口还要listening和learning状态各15s（Forwarding Delay默认15s）
也就是说至少要等 20s + 15s + 15s = 50s 之后才能恢复到stp稳定状态；
根桥故障需要等待50S，网络才会恢复正常（20S老化时间和30S变成转发状态）
2）直连故障
如图，SWB的根端口挂掉时：
SWB需要重新选根端口，也就是备用端口会选举成根端口；
备用端口的状态变化：阻塞-帧听-学习；
侦听和学习状态各保持15s，至少需要30s才恢复稳定状态；
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直连链路故障可能需要等待30S（检测到自己的链路与根桥断了，立马将预备端口从阻塞状态变成转发状态需要经过2个forwarding delay）
3）非直连故障
如图，SWB的接口发生故障，对SWC而言：
SWC感觉不到SWB的故障；
SWB没收到根桥SWA的BPDU，于是认为自己是根桥，给SWC发送BPDU；
同时，SWA也给SWC发送BPDU；
SWC经过比较，SWA和SWB 的BID，还是得出根桥为SWA；
SWC的左接口由于收不到根桥SWA的BPDU，将在等20s之后不再阻塞；
从阻塞状态变成转发状态，中间会经过帧听、学习两个阶段，各保持15s；
最终耗时 = 20s + 15s + 15s = 50s；
（当非直连设备故障后，收到对端发来的BPDU并不是最优的，接收但不会改变该角色，等到老化时间在会改变角色状态）
5.拓扑变化对MAC地址表的影响
如图：
正常情况下，链路走的是：SWB-SWA-SWC；SWC的g0/0/2端口被阻塞；
此时SWB的mac地址表中记录：mac地址aa对应3口，bb对应1口；
如果SWC的1口挂掉，stp需要恢复到稳定状态，swc的2口作为备用口不再阻塞 ；
对于SWB而言，这是非直连故障，恢复耗时50s；
但mac地址表的老化时间为300s，导致了链路已经变化的情况下，SWB的mac地址表没能及时更新；
导致的结果是主机A发给主机B的数据依然从SWB的1口转发出去给SWA，但此链路不通数据发不过去；
解决办法只有：等待300s让mac表老化，或者清空主机A的arp缓存让SWB的mac地址表更新；
但300s对于业务来说太久了；
（MAC地址表老化太长，链路角色变换，但是MAC地址还是原来（要么等待300S或ARP老化））
解决方法：
为了让链路中交换机的mac地址表和链路变化保持同步：
1】SWC检测到1口的故障，发送一个TCN包给SWB，告诉上游交换机，这边出现拓扑变化；
BPDU包的第三个字段为BPDU Type，用来表示BPDU类型，这里指定为TCN；
2】上游交换机SWB收到后会给SWC发送一个TCA表示收到了SWC的TCN（SWC会周期性发送TCN，直到收到确认的TCA）
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3】SWB同样给上游交换机SWA发送TCN，直到收到SWA的TCA；
4】SWA是根桥，收到下游的TAN后会向下游交换机发送TC；
TC的作用是，通知下游交换机，将其mac地址表的老化时间从300s改为15s；
6.总结
总之STP可以在保证可靠性的同时避免环路，但有个缺点就是慢；
因为链路变化，反应时间至少30s，对于业务来说太慢了；
为了提高STP的速度，产生了RSTP技术；
7.STP的配置
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命令
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备注
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Stp mode stp
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调整STP的模式，默认MSTP
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Stp priority 4096
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调整BID优先级值，0~61440，选值4096的倍数
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Stp root primary / secondary
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自动修改优先级，指定主/备根桥
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Stp pathcost-standard
（ dot1q-1998 | dot1q | legacy ）
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配置计算路径开销值得标准
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开销标准
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Legacy标准：cost=1~200000，华为私有
802.1d标准：cost=1~65535
802.1t标准：cost=1~200000000，默认选则
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Stp cost 10
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修改STP开销
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Stp port priority 144
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修改PID优先级，0~240，选值16的倍数
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Display stp brief
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显示STP配置信息和参数
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