CCNP之RSTP 快速生成树协议

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本文主要介绍RSTP协议，STP相关的算法和细节在本文中不再涉及。虽然这种分割的做法不利于产生全局的观念，但通过对RSTP改进点的详细介绍，将会使你对该协议有一个更深刻的认识。
继IEEE 802.1D定义了STP标准后，IEEE又推出了802.1w这个草案作为802.1D的补充，并定义了RSTP标准。在新版本的802.1D（2004）中已经接纳了RSTP标准，取代了原来的STP。
RSTP保留了STP的大部分算法和计时器，只在一些细节上做了改进。但这些改进相当关键，极大的提升了STP的性能，使其能满足如今低延时高可靠性的网络要求。后续诞生的MSTP，单个实例中的算法和RSTP几乎一模一样。可以说从STP发展到RSTP的这套算法，是整个生成树协议的精髓。
[url=]1RSTP[/url]的改进[url=]1.1BPDU[/url]的变化
[url=]图1 RSTP/STP BPDU[/url]的区别
RSTP的BPDU被称作RST BPDU①，和STP Config BPDU的主要区别在协议版本号，BPDU类型和Flags字段。RSTP中没有了TCN和TCA报文，在拓扑结构变化时只发送TC报文。对拓扑结构变化的详细描述请参考1.5。

Bit7	Bit6	Bit5	Bit4	Bit3	Bit2	Bit1	Bit0
TCA	Reserved						TC

[url=]图2 STP[/url]的Flags字段

Bit7	Bit6	Bit5	Bit4	Bit3	Bit2	Bit1	Bit0
TCA	Agreement	Forwarding	Learning	Port role		Proposal	TC

TCA=Topology Change Acknowledgement
TC = Topology Change
Port role =00 Unknown
01 Alternate / Backup
10 Root
11 Designated

[url=]图3 RSTP[/url]的Flags字段
RSTP的Flags字段增加了端口属性和状态，Bit1和Bit6两个字段在1.4中会提及，用于点到点链路端口的快速迁移。常见的几种Flags需要记住，2c（Forwarding,Designated），0e（Designated,Proposal）,6c(Agreement,Forwarding,Designated)，2d(Forwarding,Designated,TC)。
运行STP的设备会丢弃收到的RST BPDU，目前RSTP交换机都提供STP兼容模式，运行在STP兼容模式的端口会发送和接收Config BPDU，表现的特性也和STP类似。
[url=]1.2端口角色的变化[/url]RSTP对STP的端口角色进行了细分，增加了几种端口：Alternate Port，Backup Port，Edge Port。
Alternate Port是交换机根端口的备份，当根端口发生故障时，它可以迅速替代成为新的根端口并进入Forwarding状态。
Backup Port是被本交换机端口抑制的端口，虽然它名为Backup，却无法起到真正的备份作用。指定端口Down掉以后，Backup Port并不能马上变成新的指定端口并Forwarding。
Edge Port是管理员根据实际需要配置的一种指定端口，用以连接PC或不需要运行STP的下游交换机。管理员需要保证该端口下游不存在环路，Edge Port能够直接进入Forwarding状态。实际应用中为了避免有人恶意攻击，需要开启BPDU Guard功能，一旦收到BPDU，端口被自动shut down，需要管理员手动恢复。

[url=]图4 RSTP[/url]各端口角色
[url=]1.3端口状态的变化[/url]原STP的几种阻塞状态，在表现上没有任何区别，RSTP中做了改进，只保留了三种端口状态。

STP Port State	RSTP Port State
Disabled	Discarding
Blocking	Discarding
Listening	Discarding
Learning	Learning
Forwarding	Forwarding

表1 STP和RSTP的端口角色

注：Learning状态不转发流量，只学习MAC。
[url=]1.4端口快速迁移[/url]STP中任何最终能进入Forwarding状态的端口都至少需要经过2×Forwarding Time才能转发流量。这种保守的设计可以保证不产生环路，但显然不够聪明，RSTP对此做了一系列改进。
[url=]1.4.1根端口的快速迁移[/url]假如设备上旧的根端口不再有可能重新转发数据，新的根端口可以立刻迁移到Forwarding状态，Alternate端口的快速迁移就符合这个条件。
假如设备上旧的根端口还有可能重新转发数据，此时它必然是一个指定端口，指定端口的快速迁移请参考1.4.2。
点到点以太网链路②上，根端口总能快速迁移到Forwarding状态。
[url=]1.4.2指定端口的快速迁移[/url]1．被配置为边缘端口的指定端口可以无条件的快速迁移到Forwarding状态。
2．在点到点以太网链路上，指定端口可以和对端通过握手协商的方式进行快速迁移。双方设备必须满足如下状态机：
1.proposing. 指定端口处于discarding或learning状态的时候，会设置该变量。向下游交换机传递Proposal flag被置位的RST BPDU。
2.proposed. 当收到指定端口发来的proposal BPDU的时候，该变量设置。该变量指示本网段上的指定端口希望尽快的进入forwarding状态。
3.sync. 当proposed被设置以后，收到proposal的根端口会依次为自己的其他端口设置sync变量。将所有不是Edge port的指定端口转为discarding状态。
4.synced. 当端口完成转到discarding后, 会设置自己的synced。Alternate、Backup 和边缘端口会马上设置该变量。根端口监视其他端口的synced，当所有其他端口的synced全被设置，根端口会设置自己的synced，然后传回RST BPDU，其中Agreement flag被设置。
5.agreed. 当指定端口接收到一个RST BPDU的时候，如果该BPDU中的agreement flag被置位且端口角色字段是“根端口”，该变量被设置。当agreed被设置的时候，指定端口马上转入forwarding状态。
2004版的802.1D对P/A握手的状态机做了稍许改进，把synced拆分成synced和agree两个状态机，并不再要求只有根端口能设置该状态，Alternate和Backup端口也可以设置该状态，并发送aggreement flag置位的BPDU，加速了这种情况下上游指定端口的快速迁移。

图5 P/A协商机制
[url=]1.5拓扑结构变化[/url]RSTP判断拓扑结构变化的标准是：非边缘端口的端口进入Forwarding状态。发现变化的交换机会做以下工作：
1.为所有非边缘端口的其他端口启动一个计时器TC While Timer（2倍的hello time）
2.清空这些端口上的MAC地址；
3.在TC While Timer有效期内，这些端口向外发送TC位置1的BPDU。
其他交换机接收到TC RSTP BPDU，作如下变化：
1.清空除收到TC端口以外的所有端口的MAC地址
2.在所有的端口和根端口上启动TC While Timer，并发送TC报文。然后在这段时间内，这些端口也向外发送TC。

[url=]图6 RSTP[/url]的TC泛洪
和STP不同的是，RSTP没有单独的TCN和TCA报文，都用TC位置位的RST BPDU来替代；TC报文的泛洪也由STP的根桥泛洪改为逐级泛洪；收到TC报文的交换机直接刷新端口MAC，不用再等待1个Forwarding Timer。
802.1w和2004版的802.1D还提到一种可选的能进一步优化的情况：
当根端口发生故障，Alternate端口替代成为新的根端口后，学习在原根端口的MAC地址可以迁移（复制）到新的根端口，使转发路径迅速切换。
[url=]1.6对[/url]inferior BPDU处理STP中指定端口收到inferior BPDU会马上把端口保存的更优的BPDU发送出去，但对非指定端口不会做同样处理。RSTP中不管是否是指定端口，收到inferior BPDU都会马上发送本地更优的BPDU给对端。
如图，如果A,B中的链路down了，STP和RSTP各会如何处理（假设优先级A<b<c）。[ font][="" color][="" p][p="28," null,="" center]
[p=28," left][color="rgb(85," 对[="" url]inferior="" bpdu的处理[="" bpdu。但cp2不会回应更优的bpdu，直到maxage="20s" cp2上保存的原bp2的bpdu超时，cp2才发送新的以a为根的bpdu。b接收到后，承认a为根。再经过30s，bp2进入转发状态。一共经历50s的时间。[="" bpdu会上发送本端口更新后的更优bpdu。cp2变为指定端口后有2种处理方式，一种为保持forwarding状态不变，另一种变成discarding，由于是点到点链路，都能迅速迁移到forwarding，拓扑瞬间收敛。[="" p]
说明：
①RST BPDU：
BPDU Type共有三种：0x00，Config BPDU；0x80，TCN；0x02，RST BPDU&MST BPDU（RST BPDU的Version ID为2，MST BPDU的Version ID为3）
②点到点以太网链路：
某端口在所属的共享以太网上的对端只有一台设备，这样的以太网被认为是点到点的。

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xuanxi

解释就是掩饰，掩饰就是编故事!

座机

人生自古谁无死，啊个拉屎不用纸!

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我是个凑数的。。。

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学习了，不错，讲的太有道理了

nescafeboy1

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走过了年少，脚起了水泡