Spanning Tree协议中的根桥选举

冗余链路被用来在某个链路出现故障时提供备用路径。不过，冗余链路有时也会导致网络中的环路问题。生成树协议（STP）的主要作用就是确保在网络中存在冗余路径时，不会形成环路。
生成树协议（Spanning Tree Protocol, STP） 
IEEE STP用于创建无环路网络，其原理是通过监控整个网络中的各个连接点，从而识别出那些冗余的链接，并将其关闭。以下是与生成树协议相关的一些重要术语：
 

• 桥接优先级数据单元（BPDU）它包含了桥接器的ID、发送方的桥接器ID、到达根桥接器的成本，以及根桥接器上的计时器值。所有交换机都会交换BPDU消息，以选出根桥接器。具有最低桥接器ID的交换机就会成为根桥接器。
• 桥接ID –这是一个由8个字节组成的字段，其中包含了设备的桥接优先级（2个字节）以及基础MAC地址（6个字节）。如果桥接优先级相同，那么就会以基础MAC地址作为判断依据。
• 桥梁优先级 –这是每个交换机都拥有的一个优先级设置，默认值为32768。
• Root Bridge –根桥是指具有最低桥接ID的桥。所有关于哪些端口属于根端口（即通往根桥的最佳路径的端口）的决策，都是从根桥的角度来进行的。
• 路径成本 –在通往根桥的路径中，一个交换机可能会遇到一个或多个其他交换机。所有路径都会被分析，然后选择成本最低的路径作为通往根桥的路径。
   

指定港口 –那些能够发送出最佳BPDU的端口，也就是根桥上的端口，将会处于转发状态。
根端口 –在非根桥中，接收到最佳BPDU的端口即为根端口。选择根端口的标准如下：
 

1. 到达根桥所需的最低路径成本
2. 最低的发送方桥牌编号
3. 最低的发送方端口号

（端口优先级 + 端口号）– 默认情况下，端口优先级为128，而端口号则指的是交换机接口编号。
选举程序—— 
网络中的所有交换机都自称为根桥，并开始交换自己的BPDU信号。 具有最低桥接ID的BPDU会被视为更优的候选者。 现在，接收到高级BPDU的交换机会修改自己的BPDU，然后将其传递给周围的邻居设备。 它改变了根桥ID的值，使其具有更优的BPDU桥ID。 这个过程会持续进行，直到所有交换机都确认了哪个桥器的桥ID最低。这样，那个交换机就会被确定为根桥。
根据这些标准，首先会选出根端口，然后剩下的端口将被置于阻塞状态。
示例 – 
 

这里有一个简单的拓扑结构，其中包含三个交换机：交换机A的MAC地址为0000.0ACA7.A603，交换机B的MAC地址为0030.F222.2794，而交换机C的MAC地址为000A.41D5.7937。这三个交换机的默认优先级均为32768。
Root Bridge选举—— 
由于所有交换机的默认优先级都是相同的，因此最终会以优先级来决定哪个交换机成为根桥。此时，拥有最低MAC地址的交换机就会成为根桥。在这里，交换机A因为拥有最低的MAC地址，所以会成为根桥。因此，交换机A的所有端口都会处于转发状态，也就是被指定为转发端口的状态。
 

根端口选择 – 
在非根桥上，会选择根端口。也就是说，开关B和开关C都会被选为根端口。例如，如果开关C选择通过开关B来传输数据，那么成本就是4+4=8；而如果它选择直接连接到开关A的路径，那么成本就只有4。因此，开关B和开关C都会选择与开关A相连的端口作为自己的根端口。
现在，剩下的工作就是确定哪个端口处于转发模式，哪个端口则处于阻塞模式。由于交换机B与交换机C之间的连接成本与根桥的成本相同，因此，桥接优先级最低的交换机将会处于转发模式。所以，交换机C的端口会处于转发模式，而交换机B的端口则处于阻塞模式。