RSTP

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RSTP 产生的背景

STP 的不足之处： ➢ 恢复时间长：端口从阻塞状态进入转发状态必须经历至少 2 倍的 Forward Delay 时间（即 Listening 和 Learning 状态所经历的时间），所以网络拓扑结构改变之后至少需要两倍的 Forward Delay 时间，才能恢复 连通性。 ➢ 如果网络中的拓扑结构变化频繁，网络会频繁的失去连通性，这样用户将无法忍受。 RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，即快速生成树协议）的特点： ➢ RSTP（快速生成树协议）是从 STP 发展而来，实现的基本思想和 STP 一致； ➢ RSTP 具备 STP 的所有功能； ➢ RSTP 改进的目的就是当网络拓扑结构发生变化时，尽可能快的恢复网络的连通性。

RSTP 的不足

详见 MSTP¹

RSTP（包括 STP）在计算拓扑时，是以交换机为基本单位，与 VLAN 毫无任何关系，那么在特定的拓扑结构下，就会出现如下问题：

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总会有一个接口被关闭

SW1-SW4 运行 RSTP，在 SW1 和 SW2 间的链路上某端口 Discarding，此时会产生如下的情况：

• 无法负载均衡：由于 SW3 和 SW4 不包含 vlan10，无法转发 vlan10 的数据包，这样 SW1 的 vlan10 就无法与 SW2 的 vlan10 进行通讯，只能做到链路的冗余备份，无法做到根据 VLAN 流量来进行负载均衡；
• 二层次优路径：右图中，假设 SW3 和 SW4 包含 vlan10，且 vlan10 的网关在 SW1 上，那么 vlan10 到达网关的路径是次优的，最优路径应该是 SW 直接到达 SW1

RSTP 对 STP 的改进-端口角色

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RSTP 的端口状态：==根端口、指定端口、替代端口、备份端口。==
➢ 根端口：和 STP 中的==概念一致==，是==非根桥到达根距离最近的端口==； ➢ 指定端口：和 STP 中的==概念一致==，指定端口是设备发出 BPDU 的接口，每条链路上必定==有且只有一个指定端口==；
➢ 替代端口：Alternate Port，替代根端口（替代 RP），替代端口是==从其他网桥接收到次优 BPDU 的端口==，它提供了从本地到达根桥的另一条路径；
➢ 备份端口：Backup Port，备份指定端口（备份 DP），由于学习到自己发出的 BPDU 报文而阻塞的端口，它提供了从根桥到达相应链路的另一条备份路径。 ➢ RSTP 中的替代端口 + 备份端口=STP 中的 Block 端口

BP 备份端口：【为指定端口做备份】本设备上收到自己发出的 BPDU 拥塞称为备份

AP 替代端口：【为根端口做替代】本设备上收到某个接口次优的 BPDU 拥塞称为替代

RSTP 对 STP 的改进-端口状态

RSTP 的三个状态

• ➢ Discarding：丢弃，不转发用户数据帧，不可以学习 MAC 地址；
• ➢ Learning：学习，不可以转发用户数据帧，但是可以学习 MAC 地址；
• ➢ Forwarding：转发，可以转发用户数据帧，可以学习 MAC 地址；

RSTP 对 STP 的改进-RST BPDU

• Message Type 字段：不再是 0x00，而是代表着 RSTP 的 0x02；
• Flag 字段，STP 中只有第 0、7 位占用，而在 RSTP 中，第 1-6 位也全部占用（如图）

RSTP 对 STP 的改进-快速收敛机制之端口切换

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• 根端口快速切换：

  • SW2 的 RP 端口异常 Down 掉
  • 该设备上的 Alternate 端口（AP）将成为根端口，进入 Forwarding 状态；
  • 因为通过这个 Alternate 端口所在的链路上，必然有个指定端口可以到达根桥

• 指定端口快速切换：

  • SW3 交换机 DP 口异常 Down 掉
  • 该设备上的 Backup 端口（BP）将成为指定端口，进入 Forwarding 状态；
  • 因为 Backup 端口作为指定端口的备份，提供了另外一条从根桥到响应网段的路径

RSTP 对 STP 的改进-P/A 机制

• P/A 机制，即 Proposal/Agreement 协商机制；

• RSTP 通过 P/A 机制加快了上游端口进入 Forwarding 状态的速度；

• 在 RSTP 中，当一个端口被选举成为指定端口之后，会首先进入 Discarding 状态，再通过 P/A 机制快速进入 Forwarding 状态

  • 在 STP 中为了避免环路，该端口至少要等待一个 Forwarding Delay 时间才能进入 Forwarding 状态
  • 而 RSTP 通过阻塞自己的非根端口来避免环路，加快了上游端口进入 Forwarding 状态的速度

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P/A 详解

1. 在一个稳定的 RSTP 环境中，root 和 SW3 之间新增一条链路，RSTP 如何重新收敛？
2. root 和 SW3 之间的端口成为指定端口，发送 RST BPDU；
3. SW3 的 P1 端口收到了更优的 RST BPDU，马上意识到自己将成为根端口 而不是指定端口，马上停止发送 RST BPDU；
4. root 的指定端口进入 discarding 状态，发送 proposal 置位的 RST BPDU
5. SW3 收到 root 发来的 proposal 置位的 RST BPDU，开始将自己的所有端 口进入同步状态
6. SW3 各端口同步之后，下游端口进入 discarding 状态，上游端口 P1 进入 forwarding 状态并向 root 返回 agreement 置位的 RST BPDU，作为对 proposal 的回应；
7. root 收到 agreement 置位的 RST BPDU，是对自己刚刚发出的 proposal 的回应，于是指定端口马上进入 forwarding 状态
8. ➢ SW3 下游链路的收敛过程和上述过程一致

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RSTP 配置

选择 STP 模式为 RSTP（锐捷交换机默认为 RSTP）；
启动生成树协议
配置优先级

Ruijie(config)#spanning-tree mode rstp
Ruijie(config)#spanning-tree
Ruijie(config)#spanning-tree priority ?
\<0-61440\> Bridge priority in increments of 4096 (default value: 32768)

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