802.1D：也成为生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP），是一种工作在数据链路层的通信协议
作用：防止交换机冗余链路产生的环路，确保以太网中无环路的逻辑拓扑结构，从而避免广播风暴和大量占用交换机的资源
工作原理：当交换机中存在到达根网桥的两条或两条以上的链路时，STP会根据算法选择其中一条作为活动链路，而将其余链路置于阻塞状态，确保任意两条交换机只有一条单一且尽量最短的活动链路。当最佳路径故障时，自动打开部分阻塞端口，来实现线路备份的作用。生成树在生成过程中，应该尽量的生成一棵星型结构且最短路径树。
当冗余链路导致二层的桥接环路时，会导致广播风暴、对统一数据帧反复拷贝、MAC地址表不断刷新翻滚，这三个问题会不断占用硬件资源，逐渐导致设备性能极限，设备过热保护，重启或关机
BPDU：网桥协议数据单元，是交换机间沟通互动收发的协议报文，用于确定网络拓扑结构和根网桥
BPDU主要有两种类型：配置BPDU和拓扑变更通知BPDU
1）配置BPDU：只有根网桥可以发送，在交换网络初始状态时，所有交换机均定义本地为根网桥，进行BPDU的发送；使得网络中所有交换机均收到其他设备的BPDU，之后基于数据中的参数进行比对，选举出根网桥。然后所有非根网桥不再发送BPDU，而是仅接收和转发根网桥的BPDU。周期2s发送，hold time 20s
2）拓扑变更通知BPDU（TCN BPDU）：本地交换机链路故障后，STP重新收敛，为了快速刷新全网所有交换机的MAC表，将向本地所有STP接口发送TCN（标记位中的TCN位置1），邻居交换机收到TCN后，先标记为ACK位为回复，用于可靠传输消息；之后将TCN逐级转发到根网桥处，由根网桥回复TC消息来逐级回复到所有交换机；使所有交换机临时将MAC表的老化时间修改为15s（默认的，转发延时）
802.1D选举机制
选举角色：
- 根网桥（Root Bridge）：整个树形结构中有且仅有一台交换机成为根网桥，其作用是周期发送BPDU并计算和指挥整棵树的收敛
- 根端口（Root Port）：每台交换机上有且仅有一个接口成为根端口，为每个非根交换机上离根桥最近的端口，用于接收来自根的BPDU和转发用户的数据
- 指定端口（Designated Port）：在每一条两端均运行STP的物理链路上，有且仅有一个接口成为指定端口，用于准发来自根桥的BPDU，也正常转发用户的数据
- 非指定端口（Blocking Port）：无上面三种角色的端口都为非指定端口，只接收数据，不转发数据
1）根网桥选举：比较BID（小优），BID由优先级和MAC地址组成。即先比较优先级（默认为32768，取值范围为0-65535），如果优先级相同则比较MAC地址（小优）
支持STP的交换机，一定也支持SVI技术。因为SVI可以让交换机配置IP地址，因此能使用SVI技术的设备，自然出厂时会携带MAC地址，而STP技术就是借用该MAC地址
2）根端口选举：
- 比较从根网桥发出的BPDU，通过该接口进入时的最小cost值。
- 若入向cost值相同，则比较对端上级设备的BID，BID小的设备对应的接口为根端口
- 若上级设备的BID相同，则比较上级接口的PID
当cost值相同时，该选择两条链路的意义已经不大，所以比较上级设备的BID，来决定哪个设备更可能会成为新的根桥，当成为新根桥时，其链路的角色不会发生变化
PID由接口优先级（小优）和接口编号（小优）组成，先比较接口优先级（默认128，取值范围为0-255），再比较接口编号（如g/0/0/0）
3）指定端口选举：根端口对端为指定端口，根网桥上所有接口都为指定端口
- 比较从根网桥发出BPDU，通过该接口转发的最小cost值
- 比较本地BID（小优）
- 比较本地PID（小优）
- 直接阻塞（这种情况一般是同一根线插在了透明交换机的两个接口，即一根线的两端在同一边）
4）非指定端口选举：等待以上角色选举完成后，剩余没有角色的端口全部变成非指定端口
cost值计算：每条链路根据带宽决定它的cost值
| 802.1D标准 | 802.1T标准 |
| 10M = 100 | 10M = 2000000 |
| 100M = 19 | 100M = 200000 |
| 1000M = 4 | 1000M = 20000 |
| 10000M = 2 | 10000M = 2000 |
| >100000M = 1 | 以此类推...... |
端口状态
1）down：STP未运行，没有BPDU收发，一旦可以进行BPDU收发进入下一状态
2）监听：强制15s，所有交换机进行BPDU收发，选举所有角色。接口角色为非指定端口直接进入阻塞状态。若为指定端口和根端口进入下一状态
3）学习：强制15s，指定端口和根端口学习所有接口连接设备的MAC地址，生成MAC表。之后进入下一状态
4）转发：指定端口和根端口只有进入转发状态后，才可以转发用户报文
5）阻塞：逻辑阻塞
注意：只有到接口进入到转发状态后，才能为用户转发数据报文，之前的30s不能转发任何数据
802.1D缺点：
- 收敛慢
- 链路利用率低
802.1D算法的收敛时长：
1）初次收敛：30S = 15S侦听 + 15S学习
2）结构变化：
- 30S
- 50S
存在直连检测：本地仅存在一个阻塞端口接收到根网桥的BPDU，其他端口已断开，该阻塞端口马上进入15是侦听（选举）；结果若为启用，那么将再进入15s学习---总30s
没有直连检测：本地不存在阻塞端口，若某个端口断开，将发送次优BPDU（以本地为根）给其他邻居交换机，其他交换机无视该数据，进行20s hold time计时，到时阻塞接口进入15s侦听，15s学习=总50s
配置命令
1、修改为802.1D算法，当下华为默认为MSTP
[sw1]stp mode stp
2、修改网桥优先级，取值范围为0-61440
[sw1]stp priority 4096
3、修改接口cost值，取值范围为1-200000000
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp cost 10
4、修改接口优先级，取值范围为0-240
[sw1-GigabitEthernet0/0/1]stp port priority 10
