STP

普通生成树的帧的源MAC以自己的接口MAC地址，目的MAC地址为0180-C200-0000来发送的，如果交换机未开启生成树协议收到目的地址为0180-C200-0000的帧会直接丢弃该数据帧

   普通生成树的帧格式如下：

Protocol Identifier:协议标识，生成树协议只能为0x0000，无论是RSTP和MSTP

Protocol Version Identifier：协议版本标识，普通生成树为0，RSTP为2，MSTP为3

BPDU Type：配置BPDU为0x00，TCN的BPDU为0x80，RSTP和MSTP为0x02

BPDU flags：普通生成树协议使用了0bit和7bit位，分别代表了TCA和TC帧

    选举规则如下：

1.选举ROOT

      比较BID，BID包括优先级和MAC地址，优先级默认为32768，调整只能是4096的倍数，越小越优

2.选举RP

    <1>比较到达ROOT的路径开销

    <2>比较发送者（对端）的BID

    <3>比较发送者（对端）的PID
    <4>比较本端的PID

3.选举DP

    <1>比较到达ROOT的路径开销

    <2>比较发送者（本端）的BID

    <3>比较发送者（本端）的PID

注：以上选举规则都是越小越优，且发送方一定要注意

拓扑改变的判定唯一规则为：端口状态迁移为forwarding状态。

 

端口状态

1.disable

2.blocking 接受BPDU

3.listening   确定端口的角色，收发BPDU

4.learning 学习mac，收发BPDU

5.forwarding 学习MAC，收发BPDU

 

端口角色

1.AP

2.DP

3.Blocking Port（BP）

 

    故障的处理方法及时间

1.直连故障：

直连故障是针对具有阻塞端口的交换机来判定的，即SW3的G2口故障之后，SW3本身是可以感知到RP端口DOWN掉，此时SW3的G1接口直接经过两个forwarding delay（30S）端口角色由BP转变为RP，状态由discarding变为forwarding

2.非直连故障

当SW2的G1接口接收不到根桥的BPDU之后，SW2等待最近从SW1接收到的BPDU老化之后（需要20S），会认为自己是根桥，通过G2接口发送BPDU，当SW3的G1接收到SW2的次优BPDU之后会对比本地保存的BPDU，发现没有本地保存的BPDU更优，故丢弃SW2发送过来的BPDU,并且将G1接口经过两个forwarding delay转变为DP接口（30S），向SW2发送更优的BPDU，当SW2的G2接口接收之后将G2装变为RP接口。所以非直连故障恢复正常需要50S

 

注：当拓扑发生改变时，交换机的接口会发送TCN的BPDU,该BPDU被其他交换机的接受之后，向下游的交换机发送TCA置位的BPDU，且复制该BPDU向上游发送直至ROOT接受，当根桥接受之后会发送TC置位的BPDU，通知所有交换机刷新其MAC地址表。

TCN的BPDU只能有DP处理，当RP接受到了TCN的BPDU之后会直接丢弃该BPDU

RSTP

报文格式：

不同于普通STP协议的是在BPDU Flags位中增加了P/A置位、端口角色及端口状态；RP为1，AP/BP为2，DP为3

 

端口状态

1.discarding:将STP中的disable、blocking及lisening合称为discarding

2.learning

3.forwarding

 

端口角色

1.RP

2.DP

3.BP：作为DP端口的备份，如果DP端口出现故障，BP端口直接变为forwarding

4.AP：作为RP端口的备份，可以直接转变为RP

根据端口收到更优BPDU的转发桥ID来判断。 如果更优BPDU的转发桥ID不是自己， 那么这个端口就是AP； 如果更优BPDU的转发桥ID是自己， 那么这个端口就是BP
 

故障判定

若一个端口超过3个hello time未收到BPDU报文，则代表故障；阻塞端口如果接收到次优的BPDU报文，2个hello time以后进行选举。如果上连接口故障，则直接进行PA协商。

当发生故障时，RSTP不再是只有根桥发送TC置位的BPDU报文，所有的交换机都会发送TC置位的BPDU报文。

标准PA协商

SW1和SW2进行PA协商时，第一步双方互相发送P置位的BPDU报文，当SW2收到SW1的报文发现SW1发送的BPDU更优则同步相关参数，阻塞除G1和边缘端口之外的所有端口，第二步，SW1回复给SW2一个A置位的BPDU并且将自己的端口角色和端口状态迁移为RP和forwarding，第三步，当SW1收到A置位的BPDU之后将自己的端口角色及端口状态变为DP和forwarding。

SW时2和SW3进行PA协商时互相发送P置位的BPDU，但是由于SW3的G1口为AP端口不会回复A置位的BPDU，等待2个forwarding delay之后将端口角色转变为AP并将端口状态转变为discarding。

增强式PA协商

以SW1和SW2为例：第一步，双方互相发送P和A同时置位的BPDU，第二步，当SW2接收到该BPDU时对比相关参数，将端口转变为RP且forwarding状态，并且向SW1发送A置位的BPDU报文，第三步，当SW1收到该BPDU时将端口变为RP且forwarding。

 

安全特性

1.BPDU保护：如果一个边缘端口开启了BPDU保护，收到了一个BPDU报文，则该端口直接shutdown

2.LOOP保护：在具有阻塞端口的交换机上使用，当RP收不到BPDU时，直接将RP的状态置为discarding状态

3.TC保护：在单位时间内处理TC的次数，如果超过该的次数，则直接丢弃之后收到的所有TC报文

4.ROOT保护：在所有的指定端口使用，当指定端口收到更优的BPDU报文时，将该指定端口状态置为discarding

 

边缘端口

一般用于连接PC及其他终端，连接终端时直接将端口状态置为forwarding状态，如果边缘端口收到BPDU报文时，则丧失边缘端口的属性。

边缘端口的缺陷：

1.容易造成临时性环路

当SW1开启边缘端口时，G1和G2立即进入forwarding状态，此时产生了临时性环路，直至G1和G2接口收到对方的BPDU，将边缘端口属性丧失，进行正常生成树协商，最终阻塞G2接口消除环路。

2.造成永久性环路

假使SW1开启生成树且将G1、G2设置成了边缘端口，SW2关闭生成树协议，此时会造成永久环路。。。。