生成树协议（英语：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。
工作原理
生成树协议工作原理:任意一交换机中如果到达根网桥有两条或者两条以上的链路.生成树协议都根据算法仅仅保留一条，把其他切断，从而保证任意两个交换机之间只有一条单一的活动链路。因为这种生成的这种拓扑结构，很像是以根交换机为树干的树形结构.故为生成树协议。
简介
生成树协议（英语：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.
生成树协议是基于Radia Perlman在DEC工作时发明的一种算法被纳入了IEEE 802.1d中， [1] 2001年IEEE组织推出了快速生成树协议(RSTP)在网络结构发生变化时其比STP更快的收敛网络,还引进了端口角色来完善了收敛机制,被纳入在IEEE 802.1w中。
工作过程
STP的工作过程如下：首先进行根网桥的选举，其依据是网桥优先级（bridge priority）和MAC地址组合生成的桥ID，桥ID最小的网桥将成为网络中的根桥（bridge root）。在此基础上，计算每个节点到根桥的距离，并由这些路径得到各冗余链路的代价，选择最小的成为通信路径（相应的端口状态变为forwarding），其它的就成为备份路径(相应的端口状态变为blocking)。STP生成过程中的通信任务由BPDU完成，这种数据包又分为包含配置信息的配置BPDU（其大小不超过35B）和包含拓扑变化信息的通知BPDU（其长度不超过4B）。
端口状态
STP端口状态 |
端口状态 | 端口能力 |
Disabled | 不收发任何报文 |
Blocking | 不接收或者转发数据，接收但不发送BPDU，不进行地址学习 |
Listening | 不接收或者转发数据，接收并发送BPDU，不进行地址学习 |
Learning | 不接收或者转发数据，接收并发送BPDU，开始进行地址学习 |
Forwarding | 接收或者转发数据，接收并发送BPDU，进行地址学习 |
协议术语
(1)网桥协议数据单元：BPDU(Bridge Protocol Data Unit)
BPDU是生成树协议交换机间通讯的数据单元，用于确定角色。
(2)网桥号：Bridge ID
交换机的标识号，它由优先级和MAC地址组成，优先级16位，MAC地址48位。
(3)根网桥：Root bridge
根网桥定义为网桥号最小的交换机，根网桥所有的端口都不会阻塞。
(4)根端口：Root port
非根网桥到根网桥累计路径花费最小的端口，负责本网桥与根网桥通讯的接口。
(5)指定网桥：Designated bridge
网络中到根网桥累计路径花费最小交换机，负责收发本网段数据。
(6)指定端口：Designated port
网络中到根网桥累计路径花费最小的交换机端口，根网桥每个端口都是指定端口。
(7)非指定端口：NonDesignated port
余下的端口是非指定端口，它们不参与数据的转发，也就是被阻塞的端口。
(根端口是从非根网桥选出，指定端口是网段中选出)。
生成树协议的状态：
生成树协议工作时，所有端口都要经过一个端口状态的建立过程。
生成树协议通过BPDU广播，确定各交换机及其端口的工作状态和角色，
交换机上的端口状态分别为：关闭、阻塞、侦听、学习和转发状态。
(1)关闭状态：Disabled 不收发任何报文，当接口空连接或人为关闭时处于关闭状态。
(2)阻塞状态：Blocking 在机器刚启动时，端口是阻塞状态(20秒)，但接收BPDU信息。
(3)侦听状态：listening 不接收用户数据(15秒)，收发BPDU，确定网桥及接口角色。
(4)学习状态：learning 不接收用户数据(15秒)，收发BPDU，进行地址学习。
(5)转发状态：Forwarding 开始收发用户数据，继续收发BPDU和地址学习,维护STP。
算法
STP将一个环形网络生成无环拓朴的步骤：
选择根桥（Root Bridge）
选择根端口（Root Ports）
选择指定端口（Designated Ports）
选择根网桥的依据
先查看交换机优先级，优先选择优先级数值小的（默认32768，范围：1~65535）优先级高的可以忽略mac数值。【优先级可以通过配置修改】
然后查看交换机的Mac地址，选择数值小的
网桥ID（BID）=优先级+Mac
网桥ID是唯一的，交换机之间选择BID值最小的交换机作为网络中的根网桥
选择根网桥举例
根据网桥ID选择根网桥
选择根端口的依据
在非根网桥上选择一个到根网桥最近的端口作为根端口
选择根端口的依据是：
根路径成本最低
直连（上游）的网桥ID最小
端口（上游）ID最小
根路径成本
根路径成本（开销）－是网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和，10Gbps=1，1Gbps=2，100Mbps=19,10Mbps=100。
选择根端口举例
在非根桥上， 选择一个根端口（RP）
选择指定端口的依据
在每个网段上，选择1个指定端口
根桥上的端口全是指定端口
非根桥上的指定端口：
根路径成本最低
端口所在的网桥的ID值较小
端口ID值较小
选择指定端口举例
在每个网段选择1个指定端口（DP）
STP计算结果
经过STP计算，最终的逻辑结构为无环拓朴
STP举例
经过STP计算后的逻辑拓朴
BPDU（桥协议数据单元）
交换机之间使用BPDU来交换STP信息
BPDU
Bridge Protocol Data Unit －桥协议数据单元
使用组播发送BPDU，组播地址为：
01-80-c2-00-00-00
BPDU分为2种类型：
配置BPDU － 用于生成树计算
拓朴变更通告（TCN）BPDU － 用于通告网络拓朴的变化
