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.
那为什么形成了物理环路就会产生网络风暴呢？
这要从交换机的工作原理说起了，由于交换机的工作原理是储存转发，当交换机收到报文后，根据MAC-IP对应关系把数据包转发出去，如果MAC地址表里没有这样的对应关系，就会把报文通过广播的方式发送到链路中，一个报文到达链路末端后没有找到地址会被丢弃。但是如果是环路的话，报文就无法达到链路末端，一直在环路里循环转发，形成网络风暴，浪费交换机性能。
１、生成树协议种类
1.1 IEEE通用生成树CST(STP,IEEE802.1D)
CST以交换机为单位运行STP。所有vlan对应一个生成树。但是当vlan盛行之后，IEEE802.1D已经不在适用，Cisco为了满足用户需求，就对802.1D进行了扩展，于是出现了PSVT。
1.2. PSVT(Per-VLAN Spanning Tree)
PSVT是Cisco的私有协议，是基于Vlan的生成树协议。PSVT为每一个VLAN创建一个STP实例。
优点：
- 能够优化根网桥的位置，能为VLAN提供最优的路径。
缺点：
- 为了维护每一个STP，需要占用更多的CPU资源。
- 为了支持各个VLAN的BPDU报文，需要占用更多的Trunk带宽。
- PVST是Cisco的私有协议，不能与其他厂商的交换机协同工作。
1.3 PSVT+(Per Vlan Spanning Tree Plus)
PSVT+是Cisco为了解决PVST不能与其他厂商的交换机协同工作的问题，并且PSVT+成为了交换机产品的默认生成树协议。
PSVT+运行方式：
在VLAN1上运行普通的STP协议，在其他VLAN上运行PSVT协议。
1.4 RSTP(快速生成树协议 IEEE0.1W)
随着时间的推移，在Cisco的竞争压力下，IEEE对过时的802.1D进行了修改，于是有了IEEE01.W，也就是RSTP，实际就是正在802.1D的基础上添加了几个类似Cisco的特性。
1.5 Rapid PSVT+
Cisco把具有RSTP特性的PSVT+叫做Rapid PSVT+，以区别上一代PSVT+。
1.6 MST(多生成树协议，IEEE802.1S)
随着网络的快速发展，一个交换机上已经能配置成百上千个VLAN，对于每一个VLAN都要运行一个STP，显然是无法承受的。MSTP就是把多个VLAN继续宁分组，每个组就是一个MST实例。每个实例是一个生成树，而BPDU只对实例进行发送。这样就可以进行负载均衡也不会浪费带宽。一个生成树对应多个vlan。
1.7 各生成树协议区别
- Cisco的PSVT，PSVT+，Rapid PSVT+都是多生成树协议，并且是基于VLAN的，为每一个VLAN分配一个生成树实例。
- MSTP也是多生成树协议，但是对VLAN进行了分组，是基于实例的。
- IEEE的STP，RSTP都是单生成树实例，是基于端口的。为每一个交换机分配一个生成树实例。
２、BPDU，网桥协议数据单元
３、生成树的选举
一、选择根桥
1、BridgeID （桥优先级（默认32768）+MAC），越小越优。
在网络刚开始运行的阶段，所有交换机都会从所有端口发送BPDU，大家都认为自己是root，随着BPDU泛洪和收集，根据BPDU中所含信息，大家PK出来个结果，root被选举出来了。在此之后由Root 以默认2S为周期发送BPDU，所有的非root交换机从自己的根端口收到BPDU，再从自己的指定端口产生bpdu发出去。这就有点像我们从root倒一盆水下来，水顺着这颗无环的树从上往下不断的流。另外，被 block的非指定端口会源源不断的收到链路上的bpdu并一直侦听，当其在一定时间内没有再收到 bpdu，则认为链路出现了故障，开始进入新的收敛阶段。
二、每个非根桥上选择一个根端口（设备自身端口对比）
1、端口到达ROOT的开销（越小越优），此交换机的所有能接收到BPDU的接口入站方向的开销。
2、如果端口到达ROOT的开销相同，比较发送方的BridgeID（越小越优）
3、如果发送方的BridgeID相同，比较发送方的port ID（端口优先级（默认128）+端口号）（越小越优）
三、每个段选择一个指定端口（设备之间对比）
1、端口所在设备到达ROOT的开销（越小越优），链路两端的接口的出站方向的开销。
2、如果端口到达ROOT的开销相同，比较所在交换机的BridgeID（越小越优）
3、如果所在交换机的BID也相同，则比较所在交换机的端口ID.
四、阻塞剩下端口
注意：根桥发送的BPDU中的根路径代价值为０，这个根路径代价是在接收端口增加的，不是在发送端口增加。其它交换机收到这根桥的bpdu后对其中的根路径代价的值进行改写，改写就是添加一个值，这个值 取决于接收接口的带宽，和链路带宽没有关系。其它交换机收到根桥的bpdu，不会改写Root ID的值 ，会改写Sender BID的值，让下游交换机知道该bpdu是谁转发的。
接口出入站方向都是对于接口所在交换机而言的。
４、以下面的拓扑图来讲解生成树的选举：
第一步，选根桥：
cat-a,cat-b,cat-c三台交换机的优先级都是32768都相同，只能根据mac地址来选举，cat-a的mac地址最小，所以cat-a成为根桥。cat-b和cat-c为非根网桥。
第二步，在非根网桥上，选举唯一一个根端口
当cat-a(根网桥)发送bpdu给cat-b时，bpdu中的根路径代价为０（step 1）.当cat-b从1/1端口收到bpdu时，会把端口1/1的路径代价加到根路径代价（根路径代价是累加的，在接收端口增加）。cat-b接收到根路径代价并加上1/1端口代价19(step 2)。cat-b通过1/2接口发送bpdu(根路径代价为19)给cat-c(step 3)。
当cat-c从接口1/2收到来自cat-b的bpdu（step 4）,它会改写根路径代价为38(19+19),但是，cat-c也会从接口1/1收到根桥cat-a发送的bpdu,此bpdu中根路径代价为19(0+19)(step 5),cat-c从接口1/1到根桥的根路径代价为19,从接口１/2到根桥的根路径代价为38，所以选择1/1接口为根端口（step ６）.cat-c会发送根路径代价为19的bpdu给下游的交换机（step 7）。
注意：根路径代价在接收端口增加，而不是在发送端口增加。
三、每一个网段选唯一一个指定端口
cat-a和cat-b各有一个接口在Segment 1网段，cat-a的接口1/1的根路径代价为0，因为cat-a为根桥，cat-b的1/1接口的根路径代价为19（从cat-a收到的bpdu中的根桥路径代价０加上cat-b的接口1/1的开销19），所以cat-a的1/1接口为指定端口。同理Segment ２网段的指定端口为cat-a的1/2接口。注意根桥的接口都是指定端口。
Segment ３网段中cat-b和cat-c的1/2端口的根路径代价都为19,相同，则根路径代价比不出来，就要比所在交换机的BridgeID。cat-b和cat-c的优先相同，但cat-b的mac地址比cat-c 的小，所以cat-b的1/2端口成为Segment ３网段的指定端口。
四、其它不是指定端口和根端口的端口就阻塞。
５、生成树端口的状态
