首先可以看下思维导图，以便更好的理解接下来的内容。

一、二层环路带来的问题

在网络中，二层环路是指交换机之间存在多条路径，导致数据在环路上不断循环，引发问题。这些问题包括：

广播风暴： 环路会导致广播帧在网络中无限循环，使网络中的每个交换机都不断收到相同的广播消息，占用带宽并导致网络拥堵。

MAC地址表漂移： 环路上的交换机可能因为广播风暴不断更新其MAC地址表，而这些表的更新会在环路中不断传播，造成网络不稳定，严重影响数据转发。

二、生成树定义

生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）被设计用来解决二层环路问题。它通过在网络中选择一个主干路径，将其他冗余路径进行屏蔽，以确保网络中不存在活动的环路。

三、STP相关概念

BPDU（Bridge Protocol Data Unit）

定义

桥协议数据单元，用于传递STP协议相关信息。

分类

配置BPDU：用于传递STP的配置信息。
TCN BPDU（Topology Change Notification BPDU）：用于通告拓扑变更信息。

用来选举的参数

桥ID：由优先级和MAC地址组成，优先级默认32768。
根桥ID：拥有最小桥ID的交换机成为根网桥。
根桥开销（RPC）：从交换机端口到根网桥的路径开销。
转发桥ID：指示数据帧从源交换机到目标交换机的路径。
指定端口ID：用于在物理段上选举指定端口。

四、STP的选举机制

• 选举根网桥： 所有交换机中选举一个根网桥，规则是Bridge ID 最小的交换机成为根网桥，Bridge ID 由优先级和MAC地址组成。

• 选举根端口和指定端口：
      根端口： 到达根网桥开销最小的端口。
      指定端口： 在每个物理段上选举出一个，到达根网桥开销最小的端口。

• 选举闭塞端口： 剩下没有角色的端口就是闭塞端口（Blocked Port）。

五、STP初始化流程

交换机端口状态

交换机端口状态包括：disable、blocking、listening、learning 和 forwarding。

• disable： 禁用状态，被关闭的端口。
• blocking： 闭塞状态，在此状态下，端口能接收BPDU，但不发送BPDU，不学习MAC地址，不转发数据。
• listening： 监听状态，接收并发送BPDU，不学习MAC地址，不转发数据，持续15秒。
• learning： 学习状态，接收并发送BPDU，学习MAC地址，不转发数据，持续15秒。
• forwarding： 转发状态，接收并发送BPDU，学习MAC地址，转发数据。

六、STP计时器

• Hello Time（2秒）： 配置BPDU的发送周期。
• Max Age（20秒）： 判断链路故障的时间，相当于10个Hello Time周期。
• Forwarding Delay（15秒）： 状态切换延迟。

七、STP拓扑变更机制

• 1.当Max Age超时或有接口变更为转发状态，判断拓扑变更发生，交换机向根网桥发送TCN BPDU。
• 2.收到TCN BPDU的交换机继续向根网桥转发TCN BPDU，直到到达根网桥为止。
• 3.根网桥收到TCN BPDU后，向所有端口发起TC置位的配置BPDU。
• 4.交换机收到TC置位的配置BPDU后，Mac地址表的老化时间缩短到15秒。

八、STP的问题

STP存在一些问题，如：

• 收敛速度慢，故障切换时间长： 在STP中，网络中断的恢复速度较慢，需要等待Max Age的时间。
• 大量主机频繁上下线导致TCN BPDU发送： 当网络中的主机频繁上下线，会导致大量的TCN BPDU发送，影响网络性能。

九、RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）

RSTP是快速生成树协议，相较于STP，它带来了以下改进：

• 端口状态减少到3种： 替代了STP中的listening和learning状态，只有blocking、forwarding 和 disabled。
• 端口角色增加到4种：
  根端口和指定端口与STP相同。
  闭塞端口细分为两种：备份端口和替代端口，提高了冗余路径的利用。
• 边缘端口机制： 当链路激活时，边缘端口会立即进入forwarding状态，不参与STP计算。边缘端口的UP/DOWN不会触发拓扑变更，建议将连接PC的端口配置为边缘端口。

十、MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）

MSTP是多生成树协议，它将多个VLAN捆绑到一个生成树实例，每个实例分别独立计算生成树，从而实现不同VLAN的流量负载均衡。

十一、STP常用命令

[h3c]display stp                                           #查看STP相关信息
[h3c]display stp brief                                     #查看STP端口状态
[h3c]stp global enable                                     #全局启用STP
[h3c-GigabitEthernet 1/0/1]undo stp enable                 #关闭端口上STP
[h3c]stp mode 'stp/rstp/mstp'                              #更改STP模式，默认模式是mstp
[h3c]stp priority 'priority'                               #更改交换机优先级
[h3c-GigabitEthernet 1/0/1]stp cost 'cost'                 #更改接口生成树的cost
[h3c-GigabitEthernet 1/0/1]stp edged-port                  #配置端口为边缘端口

如有不详或错误，敬请指出。