1、简介
生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP），是一种工作在OSI网络模型中的第二层(数据链路层)的通信协议，基本应用是防止交换机冗余链路产生的环路.用于确保以太网中无环路的逻辑拓扑结构.从而避免了广播风暴,大量占用交换机的资源。
2、Configuration BPDU报文格式
时间参数
包括Hello Time、Forward Delay、Message Age、Max Age。
Hello Time：交换机发送Configuration BPDU的时间间隔。当网络拓扑和STP树稳定后，全局的网络使用根桥指定的Hello Time。要修改该时间参数的话，则需要在根桥上修改才有效。
Forward Delay：端口状态的延迟时间。Forward Delay机制：新选出的根端口和指定端口需要经过2倍的转发延时（Forward Delay）后才能进入到用户数据帧的转发状态，以保证此时的工作链路上没有环路。
Message Age：指从根桥发出某个Configuration BPDU，直到这个Configuration BPDU“传”到当前交换机所需要的总时间，包含传输延时等。Configuration BPDU每经过一个桥，Message Age便会增加1.从根桥发出的Configuration BPDU的Message Age为0。
Max Age：Configuration BPDU的最大生命周期。该值由根桥指定，缺省值为20s。STP交换机在收到Configuration BPDU后，会对其中的Message Age和Max Age进行比较。如果Message Age小于等于Max Age，那么Configuration BPDU会触发该交换机产生并发送新的Configuration BPDU，相反的Configuration BPDU会被丢弃。而且也不会触发交换机 产生和发送新的Configuration BPDU。
3、TCN BPDU
TCN BPDU的结构只包含：协议标识、版本号和类型。
工作原理：
当网络中国的某条链路发生了故障，导致工作拓扑发生了变化，那么位于故障点的交换机可以通过端口状态直接感知到这些变化，但是其他的交换机是不能直接感知到这样的变化的。在这样的环境下，位于故障点的交换机会以Hello Time为周期通过其根端口不断的向上游交换机发送TCN BPDU，直到接收到上游交换机发来的、TCA标志为1的Configuration BPDU。上游交换机在收到TCN BPDU后，一方面会通过其指定端口回复TCA标志为1的Configuration BPDU，另一方面会以Hello Time为周期通过其根端口不断的向它的上游交换机发送TCN BPDU。这个过程会一直重复，直到根桥接收到TCN BPDU。根桥接收到TCN BPDU后，会发送TC标志为1的Configuration BPDU，通告所有的交换机网络拓扑发生了变化。
当交换机接收到TC标志置为1 的Configuration BPDU，便意识到网络的拓扑发生了变化。那么自己的MAC地址表的表项内容可能不是正确的了，所以交换机会将自己的MAC地址表的老化周期(缺省值20s)缩短为Forward Delay（缺省值15s）的时间长度，以加速老化掉原来的地址表项。
4、STP端口状态
STP定义了三种状态：根端口、指定端口、备用端口。
STP的5种端口状态：去能状态、阻塞状态、侦听状态、学习状态、转发状态。
- STP交换机的端口在刚开始的时候，首先会从去能状态进入到阻塞状态。
- 在阻塞状态中，端口只能接收和分析BPDU，但不能发送BPDU。
- 如果端口被选为根端口或者的指定端口，则会进入到侦听状态。此时的端口只能接收和发送BPDU，该状态会持续一个转发时延（Forward Delay）的长度,缺省值为15s。
- 如果没有其他的情况发生导致回到阻塞状态，那么该端口会进入到学习状态，该状态持续一个Forward Delay的时间长度。处于该状态下的端口可以接收和发送BPDU，同时开始构建MAC地址映射表，开始为用户数据帧的转发做准备。（但是该状态下，是不能转发用户数据帧的，因为网络中可能还存在因STP树的计算过程不同步而产生临时环路的情况）。
- 端口由学习状态进入到转发状态，用户可以开始用户数据帧的转发工作。
- 在整个状态的迁移过程中，端口一旦发生了链路故障，就会进入到去能状态；在端口的迁过程中，如果端口的角色被选定为非根端口或非指定端口时，那么该端口状态就会立即退回到阻塞状态。