從STP到RSTP　認識多重生成樹協定

以圖3為例，這兩台交換機設備都是使用預設的優先序，也就是32768，但是因為交換機A之MAC位址的值比較低，所以交換機A就是Root Bridge。其實，這個優先序是可以自行更改的，可以依照網管人員的網路規劃做不同的設定。

▲圖3 網路範例示意圖。

第二步驟：決定各個埠的角色

一旦決定了Root Bridge之後，其他的交換機和橋接器設備就都是Non-root Bridge，在Root Bridge上的各個Port一定都是Designated Port，接著就是要在這些其他的Non-root Bridge中決定哪個埠要當成Root Port。接下來，說明稍微複雜一點的範例。

在圖4中，根據第一步驟的概念，可以很輕易地得知交換機C是這整個網路的Root Bridge，所以交換機C上面的埠就都是Designated Port。而由於Root Port的定義是指能以最少的成本到達Root Bridge的埠就叫做Root Port。

▲圖4 網路架構範例。

從圖中可以看出，在下面兩台交換機設備中，其上面的埠通往交換機C一定可以消耗最少的成本，因為Segment 1的網路速度是100 BaseT，所以這兩台設備上面的埠都是Root Ports。

而這兩台交換機設備的下面兩個埠中，必須選出一個埠當作Designated Port，還記得嗎？因為「每個網路區段（Segment）都必須要有一個Designated Port」，而這個Designated Port到Root Bridge的成本消耗也必須是比較低的，但是就圖中這兩個埠而言，它們到達Root Bridge所花費的成本都是一樣多的，此時就必須根據BID來做選擇，BID較低的就是Designated Port。

由於交換機A的BID比較低（因為MAC位址的值比較低），所以交換機A下面的埠就是Designated Port，而最後沒有被選上的交換機B下端的埠就變成Non-designated Port，這個Non-designated Port的目的就是在於破壞整個網路造成的迴圈。

事實上，STP之所以要如此複雜，其目的就是在於建立一個「不具網路迴圈的最佳網路路線圖」，因為希望能得到最佳的網路路線圖，所以整個考量因素會著重於網路成本之中，使那些可以用最低成本就到達整個網路各個設備的埠能被使用。

而在STP製作出來的網路路線之中，Non-designated Port的角色就相當於「後備」埠，如果原本正在運作的埠內有任何一個突然無法正常運作的話，整個網路的STP就會重新運作並計算出最佳的非迴圈網路路線，並把Non-designated Port重新啟動，加入整個STP運算的考量之中。因此，一旦原本非Non-designated Port不正常運作時，至少會有一個原本是Non-designated Port會變成Root Port或是Designated Port。

除了不正常運作外，當橋接器或是交換機設備在20秒之內沒有收到任何的BPDU時，一樣也會重新採用STP計算最佳網路拓撲。此外，若網路架構中有新增或移除設備的話，也會重新執行STP協定的運算過程。

了解各種埠的狀態

看到這裡，想必大家已經知道STP的詳細運作流程與目的，而在STP運作完成之後，會產生各種角色的埠，如同之前範例所看到的，例如Designated Port、Root Port以及Non-designated Port等等，而Designated Port和Root Port都是處在轉發（Forwarding）的狀態，而Non-designated Port則是處於封鎖（Blocking）的狀態。

事實上，當STP重新運算時，埠從封鎖的狀態要變成轉發的狀態，期間還會經過其他的狀態，在STP運作途中，總共有四種狀態，分別是Blocking、Listening、Learning以及Forwarding狀態。

當STP被啟動時，各個埠都會先處於Blocking狀態，接著經過Listening狀態，再變成Learning狀態，如果設定一切正常的話，最後埠會穩定地變成Blocking或是Forwarding狀態。若變成Forwarding狀態，就代表從這個埠到Root Bridge的成本比較低。

前面有提到，一旦有任何原本是Forwarding狀態的埠不正常運作時，STP就會重新計算，此時各個埠會重新變成Listening和Learning狀態。直到STP運算穩定下來之後，埠才會被決定要處於Forwarding狀態還是Blocking狀態。因此，從Blocking要轉變成Forwarding狀態的過程如圖5所示。

▲圖5 從Blocking要轉變成Forwarding狀態的過程。

Blocking狀態

一開始，各個埠都是處於Blocking狀態，此時這些埠會等候並監聽BPDU的到來，在這種等待的過程中，最多會等待20秒，如果在這20秒的期間內，都沒有收到來自其他交換機或是橋接器設備的BPDU的話，這個埠就會自動變成Listening狀態。而當交換機或是橋接器設備在開機之後，都會認為自己這台設備是Root Bridge，所以每一台設備都會傳送BPDU到其他設備，但是等到STP運算結束之後，只有Root Bridge才會發送BPDU給其他設備。

小標Listening狀態

一旦從Blocking狀態變成Listening狀態後，就可以發送或是接收BPDU封包，但是這個時候無法發送和接收使用者的資料封包。當各個埠處於Listening的狀態時，所有的交換機或是橋接器設備會完成以下這三件事情：