2.8 、 STP 的计算过程
2.8.1 、根桥
2.8.2 、根端口（ RP - root port）
2.1、非根桥交换机去往根桥最近的接口
（非根桥交换机，每一个接口累加计算开销，计算开销最小的接口就是根接口）
RP端口就是接收最好BPDU的接口；
每一个非根交换机只有一个根端口。
2.8.3 、指定端口（ DP - destination port）
3.1、DP端口就是发送最好BPDU的接口
根桥的端口都是DP端口。
3.2、就是链路上去往根桥最近的接口
2.8.4 、阻塞端口
没有成为DP且没有成为RP的端口就是阻塞端口；
被阻塞的接口不能转发数据，逻辑上是down的；
阻塞端口只能接收BPDU，不能发送BPDU。
2.9 、 STP 的端口状态过程
|-----------------|--------------|----------|---------|
| 1、禁用 Disable | 不收发BPDU | 不学习MAC地址 | 不转发业务数据 |
| 2、阻塞 Blocking | 收BPDU、不发BPDU | 不学习MAC地址 | 不转发业务数据 |
| 3、侦听 Listening | 收发BPDU | 不学习MAC地址 | 不转发业务数据 |
| 4、学习 Learning | 收发BPDU | 学习MAC地址 | 不转发业务数据 |
| 5、转发 Forwarding | 收发BPDU | 学习MAC地址 | 转发业务数据 |
|-----------------|------------------|--------------------|
| 1、禁用 Disable | | |
| 2、阻塞 Blocking | | |
| 3、侦听 Listening | 就是进行端口角色的选举 | 需要等待一个转发延迟的时间（15s） |
| 4、学习 Learning | 就是防止大量未知单播数据帧的泛洪 | 需要等待一个转发延迟的时间（15s） |
| 5、转发 Forwarding | | |
++因为++ ++listening++ ++和++ ++learning++ ++状态等待的转发延迟时间，所以在设备联通的状态下，需要等待++ ++30s++ ++时间网络才可用。++
例：
1、PC1访问PC3，发出报文后，L1、L2、L3交换机将进行泛洪操作。
2、假设L3交换机已经学习到了PC3的MAC地址，则L3交换机不需要再向外进行泛洪操作。
3、在实际情况中，L3可能连接了其它交换机和PC。如果没有listening和learning状态，PC3将继续大量泛洪造成浪费。
2.10 、 STP 的接口状态迁移
1 **、**接口初始化或激活，自动进入阻塞状态
2 **、**接口被选举为根接口或指定接口，自动进入侦听状态
3 **、**转发延迟计时器超时且接口依然为根接口或指定接口
4 **、**接口不再是根接口或指定接口或指定状态
5 **、**接口被禁用或者链路失效
图中所示为STP的端口状态迁移机制，运行STP协议的设备上端口状态有5种：
Forwarding：转发状态。端口既可转发用户流量也可转发BPDU报文，只有根端口或指定端口才能进入Forwarding状态。
Learning：学习状态。端口可根据收到的用户流量构建MAC地址表，但不转发用户流量。增加Learning状态是为了防止临时环路。
Listening：侦听状态。端口可以转发BPDU报文，但不能转发用户流量。
Blocking：阻塞状态。端口仅仅能接收并处理BPDU，不能转发BPDU，也不能转发用户流量。此状态是预备端口的最终状态。
Disabled：禁用状态。端口既不处理和转发BPDU报文，也不转发用户流量。
2.11 、 STP 故障
2.11.1 、直连故障
A1 、非 AP 端口直连故障（ DP 、 RP 端口失效）：需要 30s 的收敛时间。
例子： S2-S1 的直连端口（ RP 和 AP ）失效
故障发生：
S2的端口2（RP）连接到 S1的链路突然断开。
STP的反应：
S2检测到端口2失效，立即停止通过该端口转发数据。
S2开始重新计算生成树，寻找新的路径到达根网桥（S1）。
状态转换：
S2的备用端口3（DP）会从 DP 进入 RP。
同时，S3连接S2的阻塞端口会从 阻塞状态 进入 侦听状态（15秒）。
接着进入 学习状态（15秒），学习新的MAC地址。
最后进入 转发状态，开始正常转发数据。
总收敛时间：
由于需要经过 侦听 和 学习 两个状态，每个状态持续15秒，因此总收敛时间为 30秒。
A2 、 AP 端口直连故障：不需要恢复时间。
这是因为AP端口本身处于 阻塞状态，不参与数据转发。当AP端口失效时，网络拓扑没有实质性变化，因此不需要重新计算生成树。
例子：S 3 的替代端口（AP）失效
故障发生：
S3的端口3（AP）连接到 S2的链路突然断开。
STP的反应：
S3检测到端口3失效，但由于该端口是 阻塞状态，不参与数据转发，因此网络拓扑没有变化。
S3仍然通过其他端口（端口2，RP口）连接到网络，数据转发不受影响。
恢复时间：
由于AP端口本身不参与数据转发，其失效不会影响网络的正常运行，因此 不需要恢复时间。
STP 的本质：
在逻辑上阻塞一条链路当作备份链路，如果主链路失效，则备份链路会继续转发数据。
2.11.2 、非直连故障
A1 、非 AP 端口非直连故障：需要 50s 的收敛时间，这包括：
20秒：BPDU的老化时间（Max Age）。
30秒：STP状态转换时间（15秒侦听 + 15秒学习）。
例子：HUB与S 2 之间的链路故障
故障发生：
HUB与S2之间的链路突然断开，但S2并未直接检测到故障（因为故障发生在HUB与S2之间，是非直连故障）。
BPDU老化：
S2的端口2（RP）原本通过HUB接收来自S1的BPDU。
由于链路断开，Switch B 无法收到新的BPDU。
S2会等待 20秒（Max Age），直到旧的BPDU过期。
STP重新计算：
当BPDU过期后，S2认为与根网桥（S1）的连接已失效。
S2开始重新计算生成树，寻找新的路径到达根网桥。
状态转换：
S2的备用端口3（DP）会从 DP 进入 RP。
同时，S3连接S2的阻塞端口会从 阻塞状态AP 进入DP状态，并开始 侦听状态（15秒）。
接着进入 学习状态（15秒），学习新的MAC地址。
最后进入 转发状态，开始正常转发数据。
总收敛时间：
20秒（BPDU老化） + 30秒（状态转换） = 50秒。
A2 、 AP 端口非直连故障：不需要恢复时间。
但如果AP端口需要切换为DP或RP，则需要额外的收敛时间：
AP切换为DP：需要 50秒 收敛时间（20秒BPDU老化 + 30秒状态转换）。
AP切换为RP：需要 30秒 收敛时间（仅状态转换）。
例子1：HUB与S 3 之间的链路故障
故障发生：
HUB与S3之间的链路突然断开，但S3并未直接检测到故障（因为故障发生在HUB与S3之间，是非直连故障）。
AP端口失效：
S3的端口3（AP）原本处于 阻塞状态，不参与数据转发。
由于AP端口失效，S3的网络拓扑没有实质性变化，因此 不需要恢复时间。
思考题： S3 的AP口切换为DP或RP需要多长时间？
思路 1 ：判断 AP 口连接的链路需不需要 BPDU 老化即可。
如果需要，则：如果S3的端口3（AP）需要切换为指定端口（DP），则需要等待 20秒（BPDU老化） + 30秒（状态转换） = 50秒。
如果不需要，则：如果Switch C 的端口1（AP）需要切换为根端口（RP），则只需要 30秒 的状态转换时间（15秒侦听 + 15秒学习）。
思路 2 ：怎么判断需不需要 BPDU 老化？
S3端口3之所以是AP接口，是因为S3从S2的端口3接收到了最好的BPDU。那么当其端口2的链路断开时，不需要等待BPDU老化，只需要走最好的路线，直接从S2的端口3转发通信即可。所以只需要30秒即可。
2.12 、 STP 的拓扑改变
拓扑变更机制：
一开始STP认为所有端口进入转发状态或进入disable则认为拓扑发生了变更。
优化后的：
A1、当RP失效或进入转发状态会认为拓扑发生了变更；
A2、DP进到forwarding认为拓扑发生了变更，不同的是DP进入到disable（失效）认为拓扑没有发送变更；
A3、AP进入转发认为拓扑发生变更，AP进入disable（失效）不认为拓扑发生变更。
A1 例如下：
A2 、 A3 中的 DP 和 AP 进入 disable 状态，不认为拓扑发生变更的例如下：
2.13 、非根桥设备拓扑变更流程
A1、非根桥设备判定拓扑发生了变更后：
A1.1、会生成TCN BPDU（拓扑改变通知），向去往根桥的上游设备通告。
A2、上游设备收到TCN BPDU后：
A2.1、回复一个TCA BPDU配置BPDU，告知已接收到TCN BPDU；
A2.2、同时，上游设备也会生成（复制）TCN BPDU，向根桥的上游设备通告；
A2.3、一直将TCN BPDU通告至根桥为止。
A3、根桥收到了TCN BPDU后：
A3.1、对收到 TCN BPDU 的一端，发送TCA 配置 BPDU 和 TC 配置 BPDU（告知全网设备拓扑发生了改变）；
A3.2、对没有收到 TCN BPDU 的一端，发送 TC 配置 BPDU。
A4、非根桥设备收到TC配置BPDU后：
A4.1、为了防止原有MAC地址表项存在错误映射关系，需要将所有接口对应的MAC地址老化时间设置为一个转发延迟时间。
注： ENSP 模拟器在拓扑变更后，不会老化 MAC 地址表项，所以会导致数据按照错误 MAC 地址表项转发，导致不通信。
3 、 RSTP 对 STP 的其它改进（ HCIP 内容）
3.1 、配置BPDU的处理发生变化：
A1、拓扑稳定后，配置BPDU报文的发送方式进行了优化；
A2、使用更短的BPDU超时计时；
A3、对处理次等BPDU的方式进行了优化。
配置BPDU格式的改变，充分利用了STP协议报文中的Flag字段，明确了接口角色。
RSTP拓扑变化处理：相比于STP进行了优化，加速针对拓扑变更的反应速度。
3.2 、端口角色不同
通过接口角色的增补，简化了生成树协议的理解及部署。
RSTP的接口角色共有4种：根接口、指定接口、预备接口和备份接口。
从配置BPDU报文发送角度来看：
预备（Alternate）接口就是由于学习到其它网桥发送的配置BPDU报文而阻塞的接口。
备份（Backup）接口就是由于学习到自己发送的配置BPDU报文而阻塞的接口。
从用户流量角度来看：
Alternate接口提供了从指定桥到根的另一条可切换路径，作为根接口的备份接口。
Backup接口作为指定接口的备份，提供了另一条从根桥到相应网段的备份通路。
3.3 、边缘端口
如果指定端口位于整个域的边缘，不再与任何交换设备连接，这种端口叫做边缘端口。
边缘端口一般与用户终端设备直接连接，可以由Disabled状态直接转到Forwarding状态。
在STP中++用户终端接入交换设备端口++状态由Disabled状态转到Forwarding状态需要经过15s，那么用户在这段时间无法上网，如果网络频繁变化，用户上网状态非常不稳定，时断时续。
++例：公司有++ ++1000++ ++台终端设备，每天早上++ ++9++ ++点员工陆续开机后网络会非常缓慢，直到++ ++10++ ++点++ ++30++ ++左右才有所好转，就是因为上述的端口状态转换导致的。++
边缘端口一般与用户终端设备直接连接，不与任何交换设备连接。边缘端口正常情况下接收不到配置BPDU报文，不参与RSTP运算，可以由Disabled状态直接转到Forwarding状态，且不经历时延，就像在端口上将STP禁用了一样。
但是，一旦边缘端口收到配置BPDU报文，就丧失了边缘端口属性，成为普通STP端口，并重新进行生成树计算，从而引起网络震荡。
3.4 、端口状态不同
|------------|------------|------------------------|
| STP接口状态 | RSTP接口状态 | 接口在拓扑中的角色 |
| Forwarding | Forwarding | 包括根接口、指定接口 |
| Learning | Learning | 包括根接口、指定接口 |
| Listening | Discarding | 包括根接口、指定接口 |
| Blocking | Discarding | 包括Alternate接口、Backup接口 |
| Disabled | Discarding | 包括Disable接口 |
RSTP 对 STP 的所有改进，都是为了更快的收敛。
课外，网络演进的小简史：
1、最早的网络，STP+VRRP为了保证三大冗余：链路冗余、设备冗余、网关冗余，就是简单的设备堆积。
2、为了提升带宽，变成了：STP+VRRP+ETH-Trunk。
3、后来引入：堆叠+ETH-Trunk（ISLACK/CSS）：设备升级和优化很难实现，需要先拆堆叠再重新组建（大量的窗口时间）。
4、M-lag：Vxlan，Evpn。
注：
在学习过程 中所说的STP是标准的STP；实验演示的STP是华为优化后的STP。
指令集：
|-----------------------------------------|-----------------------------|
| 指令 | 功能 |
| stp disable | 关闭生成树功能 |
| stp enable | 开启生成树功能 |
| dis stp interface GigabitEthernet 0/0/2 | 查看STP接口的相关信息 |
| stp pathcost-standard | 修改STP开销计算标准 |
| stp mode stp | 设置STP的模式为STP （默认是MSTP模式） |
| stp timer forward-delay | 设置转发延迟的时间，单位毫秒 |
| dis stp brief | 查看生成树的信息 |
| undo in en | 关闭日志显示 |
| stp edged-port enable | 将某端口设置为边缘端口，就不用等待30秒的转发问题了。 |
往往越复杂的、理论越多的协议，它的配置就一点点，两条或一条命令就结束了（如 OSPF ）；而没有什么理论的知识点协议，它的配置会很多（如 VPN ）。