1，交换机的好处，和交换机所带来的问题，就是产生环路。

交换机能够扩大网络直径，能让更多的网络直径参与到网络通信中来，但是交换机同时也带来了一个问题，就是会产生环路。

2，环路是如何产生的？

交换机基本工作原理是，通过学习维护一个mac和端口对应的表格，交换机只对报文进行透传，不会像路由器那样，对报文添加标记，根据局域网的工作原理，这样就必然会导致环路的产生。如下图例子：

如上图，我们假定终端A是第一次发消息，发出一个消息1发给B，根据局域网的工作原理，该消息会被交换机S1 S2 S3收到，S1透传出消息1，发给终端B，同时也会给该消息发给S2 S3，依次类推，在网络中形成的环路的信息会急剧的增加，迅速将网络堵死。

3，生成树协议概念的产生，生成树是如何避免环路的？

802标准委员会，为了解决这个问题，提出了STP协议生成树的概念。

生成树就是通过将一个物理上有环存在的网络中，通过逻辑上阻塞某些端口，将网络中存在的环拆解开，使整个网络在逻辑上是一种树状结构，并保证其数据传输的效率。

对上图的说明：图中的每个矩形代表一个网桥，深颜色矩形为跟桥，也就是一棵树的根。深

色端口为阻塞端口，也就是被生成树协议，根据一定的算法，所阻塞掉的端口。这样我们可以从这科树的根出发，走实线的路径，那么我们可以清晰的看到是一棵树的形状，这棵树没有环路。

4，介绍STP。bpdu包结构。其中各个字段的含义。

生成树的基本原理，

1，选择跟桥，在参与本局域网通信的所有网桥中，选择一个网桥作为根网桥，也就是树的根。

2，选择根端口，根端口就是某一网桥通过该端口到达根网桥，路径开销最小。

3，选择指定端口，端口优先级向量劣于根优先级向量的端口。

生成树实现这一机制是通过相互发送BPDU消息来实现的，BPDU中携带一些生成树计算所需要的必要信息。如下BPDU格式：

其中所包含的Root Identifier , Root Path Cost, Bridge Identifier, Port Identifier, 为生成树参与计算的重要元素。

Root Identifier 由桥的优先级加mac组成

Root Path Cost 根路径开销

Bridge Identifier 桥标识

Port Identifier 端口标识

5，优先级向量，共有几个优先级向量？优先级向量是如何比较的？

STP桥的优先级向量：

优先级向量的组成成分如下，

有如下几个优先级向量：

优先级向量的比较：

先比较RootBridgeID

如果RootBridgeID相等，比较RootPathCost，

如果RootPathCost相等，比较DesignatedBridgeID，

如果DesignatedBridgeID相等，比较DesignatedPortID，

如果DesignatedPortID相等，比较BridgePortID。

如果其中有一步不等，就选择较小的那个向量，小的为优。

阻塞指定桥ID较大的端口。把指定端口较大的端口阻塞。

把本地端口较大的端口，阻塞掉。

6，一个网桥是如何进行优先级向量选择的？

在网络刚刚启动的时候，每个网桥将自己作为根网桥，所以网桥ID92，从各个端口上发送优先级向量92 0 92。

同时网桥也会收到其它网桥发过来的优先级向量，对所收到的优先级向量进行优先级比较。

优先级最小的被选择作为根端口，消息优先级向量代替该端口的优先级向量，成为新的端口优先级向量，新获得的端口的优先级向量中，最小的那个做为根端口。从优先级向量中，根标识是41 而不是92 可以判断出本桥不是根桥，

根端口的优先级向量为：41 12 111

将根端口的优先级向量的路径开销12 加上本端口的路径开销1 为13，所以：

根路径优先级向量为：41 13 111

本网桥的根路径优先级向量桥ID为41，本网桥ID为92，很显然，本网桥不是根网桥，所以：

根优先级向量为：41 13 111

将根优先级向量的指定桥ID 111，用本网桥的ID 92来代替，这样得到：

指定优先级向量为：41 13 92

将指定优先级向量和根端口以外的其它端口进行比较，如果指定优先级向量优于该端口向量那么该端口为指定端口，如果指定优先级向量差与该端口优先级向量，那么该端口为替换端口，blocking掉。

7，故障处理。

链路故障怎么办

●

Hello Time

→

网桥从指定端口以Hello Time 为周期定时发送配置消息。

●

Message Age 和Max Age

→

端口保存的配置消息有一个生存期Message Age 字段，并按时间递增。每当收到一个生存期更小的配置消息，则更新自己的配置消息。当一段时间未收到任何配置消息，生存期达到Max Age 时，网桥则认为该端口连接的链路发生故障，进行故障的处理。

如果活动的链路发生故障怎么办呢？生成树算法提供了一种定时器策略，配置消息中携带了一个生存期的域值，根网桥从它的所有端口周期性的发送生存期为0的配置消息，收到配置消息的网桥也同样从自己的指定端口发送自己的生存期为0的配置消息。如果生成树的枝条出现故障，则这条链路下游的端口将不会收到新鲜的配置消息，自己的配置消息的生存期值不断增长，直至到达一个极限。该网桥将抛弃这个过时的配置消息，重新开始生成树计算。 其中，定时发送的周期为hello time ；配置消息的生存期为message age ；最大生存期为max age 。

一个接受并处理配置消息的例子

●

根据收到配置消息的优先级，选择Port4为根端口，选择Port1和Port2为指定端口，同时阻塞端口Port3和Port5。

●

从Port1和Port2发送新的配置消息：（23，15，81），其中，

→RootId = 23

→RootPathCost = 14+1 = 15→

RootPort = Port4

Port 1

Port 2Port 3Port 4

Port 5

blocking

blocking

32，0，32

23，18，12323，14，321

23，14，100

23，15，80

root

23，15，81B81

23，15，81

上图为选择根端口的过程，