简述 STP 的作用及工作原理？

STP，即生成树协议（Spanning Tree Protocol），是一种应用于计算机网络中树形拓扑结构建立的协议。其主要作用在于防止网桥网络中的冗余链路形成环路工作，从而解决交换网络中的环路问题，从逻辑上实现环变为树，避免出现环路。STP通过阻断冗余链路来消除网络中可能存在的环路，并在活动路径发生故障时，激活备份链路，及时恢复网络连通性。

STP的工作原理基于在交换机之间传递一种特殊的协议报文，即网桥协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit，简称BPDU）。BPDU有两种类型：配置BPDU（Configuration BPDU）和TCN BPDU。配置BPDU主要用于计算无环的生成树，而TCN BPDU则是在二层网络拓扑发生变化时用于缩短MAC表项的刷新时间。

STP的操作过程涉及选举根桥、根端口和设计端口。优先级最低的交换机将会成为根交换机，如果优先级相同，则MAC地址最小的交换机成为根交换机。在每个交换机上，链路开销最小的端口将被选择为根端口，如果链路开销相同，则选择与根交换机有最短路径的端口。设计端口的选择依据是在同一网段中，仅选择一个端口作为设计端口，此端口将成为根交换机和非根交换机之间的桥梁。根据生成树协议的原则，除了根交换机，其他交换机上的端口需要关闭一些连接，以避免环路的形成。

在STP的运行过程中，根桥定时发送配置BPDU，非根桥接收配置BPDU，刷新最佳BPDU并转发。如果接收到的BPDU更优，将会重新计算生成树拓扑。当非根桥在离上一次接收到最佳BPDU最长寿命后还没有接收到最佳BPDU时，将产生TCN BPDU，通知上级设备网络拓扑已经发生变化，进而触发网络中的所有设备缩短MAC表项的刷新时间。

总的来说，STP的工作原理是通过在交换机之间传递BPDU报文，选举根桥、根端口和设计端口，以及剔除冗余连接，从而构建一个无环的树形网络拓扑结构，提高网络的可靠性和稳定性。