RSTP簡介

RSTP概述：

快速生成樹協議RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）在STP基礎上實現了快速收斂，並增加了邊緣埠的概念及保護功能。

RSTP的埠角色：

RSTP在STP基礎上新增加了2種埠角色：、Backup埠和邊緣埠。通過埠角色的增補，簡化了生成樹協議的理解及部署。

• Backup埠：由於學習到自己傳送的配置BPDU報文而阻塞的埠，指定埠的備份，提供了另外一條從根節點到葉節點的備份通路。
• 邊緣埠：如果埠位於整個交換區域邊緣，不與任何交換裝置連線，這種埠叫做邊緣埠。邊緣埠一般與使用者終端裝置直接連線。

邊緣埠的特點：

1. 邊緣埠會節省30S的延時，埠UP後會立即進入轉發狀態。
2. 邊緣埠的UP/DOWN不會觸發拓撲改變。
3. 邊緣埠收的TC置為的配置BPDU報文不會將MAC地址的老化時間設定為15s。
4. 邊緣埠如果收到配置的BPDU報文會馬上變為一個普通端‘’口，進行STP的收斂
5. 邊緣埠也會發送配置BPDU報文。
6. PA協商不會阻塞邊緣埠。

RSTP的埠狀態：

RSTP的埠狀態在STP的基礎上進行了改進。由原來的五種縮減為三種。

注：

MSTP埠狀態與RSTP埠狀態相同。

華為公司資料通訊裝置預設情況處於MSTP模式，當從MSTP模式切換到STP模式，執行STP協議的裝置上埠支援的埠狀態仍然保持和MSTP支援的埠狀態一樣，支援的狀態僅包括Forwarding、Learning和Discarding

RSTP報文:

RSTP報文格式：

在BPDU的格式上，除了保證和STP格式基本一致之外，RSTP作了一些小的變化。一個是在Type欄位，配置BPDU型別不再是0而是2，版本號也變成了2。所以執行STP的交換機收到該類BPDU時會丟棄。

另一個變化是在Flag欄位，把原來保留的中間6位使用起來。這樣改變了的配置BPDU叫做RST BPDU。

RSTP Flag欄位格式：

• Bit7：TCA
• Bit6：Agreement
• Bit5：Forwarding
• Bit4：Learning
• Bit3和Bit2：埠角色
  
  • 00：未知
  • 01：根埠
  • 10：Alternate / Backup
  • 11：指定埠
• Bit1：Proposal
• Bit0：TC

RSTP報文抓包示例：

RSTP快速收斂機制：

P/A協商：

針對執行STP裝置從初始化到完全收斂至少需要30s的問題，RSTP採用P/A（Proposal/agreement）協商機制。

特點：

由於有來回確認機制和同步變數機制，就無需依靠計時器來保障無環。可以讓交換機的互聯介面快速進入轉發模式。

P/A協商的硬體條件：

只能應用在點到點的鏈路上（全雙工的埠），如果是半雙工埠會識別為共享（share）鏈路，在共享鏈路上不能使用P/A協商。

P/A協商的過程：

1. SW1向SW2傳送p置位的BPDU包。
2. 同步變數（阻塞除邊緣埠以外的其他埠，防止出現環路）。
3. SW2向SW1傳送A置位的BPDU包。
4. SW1收到A置位的BPDU包後，埠立即進入Forwarding狀態。（一般都是秒級）

P/A協商的詳細過程：

什麼情況下RSTP報文中需要將Proposal位置位？

一個指定埠進入discarding或者learning狀態，需要將proposal位置位。

RSTP中收斂時間的優化：

1. P/A協商：可以讓交換機的RP和DP的互聯介面快速進入轉發狀態。
2. 直連故障：AP口變為RP並快速進入轉發狀態，不需要30s延時。
3. 次優場景：AP口收到次優的RST BPDU包後會馬上變為DP口，並向該埠傳送最優的RST BPDU包。
4. 非直連鏈路故障：連續丟失3個RST BPDU包，埠角色就需切換，最長時間為6s。
5. RSTP中TC置位的RST BPDU包所有橋裝置都可以傳送，連續傳送4s（TC while時間）。

在RSTP中什麼情況下才會發送TC BPDU包？

指定埠進入到轉發狀態。

MAC地址表的清除：

• TC傳送者：清除除了邊緣埠以為的其它埠的MAC地址繫結條目。
• TC接受者：清除除了TC報文介面埠和邊緣埠以外的其它埠的MAC地址繫結條目。

在RSTP中非根橋也會每隔hello timer 主動傳送RsT BPDU報文，不是由根橋來發。

在RSTP中DP口shutdown後BP口的角色會馬上變為DP口，並經過30s的轉發延時進入到轉發狀態。

RSTP保護功能：

- stp root-protection

//需要在所有的指定埠開啟根保護，如果開啟後的埠收到比根橋更優的BPDU報文，埠狀態會變為Discarding狀態。 如果連續MAX age的時間內從該埠都沒有收到更優的BPDU報文，埠會自動恢復為Forwarding狀態。。 防止根被搶佔。

• stp loop-protection

  //用於RP和AP埠。接收BPDU報文的埠。防止單向鏈路故障造成的環路。

• TC-protection

  //設定TC報文的響應次數。如果接收TC的數量大於閥值範圍內得TC次數，超出部分只執行1次。

• BPDU-protection

  //配置BPDU保護

RSTP配置命令:

基礎配置同STP配置命令列。

[介面檢視] stp point-to-point { auto | force-false | force-true}
//配置指定埠的鏈路型別。 預設情況下，指定埠自動識別是否與點對點鏈路相連，點對點鏈路支援快速收斂。
//如果當前乙太網埠工作在全雙工模式，則當前埠相連的鏈路是點到點鏈路，選擇引數force-true實現快速收斂。
//如果當前乙太網埠工作在半雙工模式，可通過執行命令stp point-to-point force-true強制鏈路型別為點對點鏈路，實現快速收斂。

[介面檢視] stp transmit-limit packet-number
//配置埠在單位時間內BPDU的最大發送數目。預設情況下，埠每秒BPDU的最大發送數目為6。
//如果裝置的所有埠都需要配置每秒傳送BPDU的最大數目。可以在系統檢視下通過執行該命令實現。

stp mckeck //執行MCheck操作。用來對埠執行從STP模式自動遷移回原來的RSTP/MSTP模式的操作。

stp edged-port default
//配置當前裝置上的所有埠為邊緣埠。

stp bpdu-filter enable
//配置當前埠為BPDU filter埠。

stp bpdu-protection 
//配置交換裝置邊緣埠的BPDU保護功能

stp tc-Protection 
//使能交換裝置對TC型別BPDU報文的保護功能。 
stp tc-Protection threshold 1
//配置裝置處理閾值指定數量的拓撲變化報文所需的時間。 
stp tc-Protection threshold 1
//配置交換裝置在收到TC型別BPDU報文後，單位時間內，處理TC型別BPDU報文並立即重新整理轉發表項的閾值。 
//預設情況下，裝置在指定時間內處理拓撲變化報文的最大數量是1。

stp root-protection 
//配置交換裝置的Root保護功能。
//當埠的角色是指定埠時，配置的Root保護功能才生效。
//配置了根保護的埠，不可以配置環路保護。

stp loop-protection 
//配置交換裝置根埠或Alternate埠的環路保護功能。 

注意：

• 在全域性模式下配置邊緣埠和BPDU報文過濾功能後，裝置上所有的埠不會主動傳送BPDU報文，且均不會主動與對端裝置直連埠協商，所有埠均處於轉發狀態。這將可能導致網路成環，引起廣播風暴，請使用者慎用。

• 在埠模式下配置邊緣埠和BPDU報文過濾功能後，埠將不處理、不傳送BPDU報文。該埠將無法成功與對端裝置直連埠協商STP協議狀態，請慎用。

• 如果使用者希望被error-down的邊緣埠可自動恢復，可通過配置使能埠自動恢復功能，並設定延遲時間，即在系統檢視下執行命令error-down auto-recovery cause bpdu-protection interval interval-value，使能埠自動恢復為Up的功能，並設定埠自動恢復為Up的延時時間。使被關閉的埠經過延時時間後能夠自動恢復。

• 當埠的角色是指定埠時，配置的Root保護功能才生效。

  配置了根保護的埠，不可以配置環路保護。

配置裝置支援和其他廠商裝置互通的引數：

為了實現華為公司的資料通訊裝置與其他廠商裝置互通，需要根據其他廠商裝置的P/A機制選擇埠的快速遷移方式。

Proposal/Agreement機制，目前交換裝置的埠支援以下兩種方式：

• 增強方式：當前埠在計算同步標誌位時計算根埠。
  
  1. 上游裝置傳送Proposal報文，請求進行快速遷移，下游裝置接收到後，把與上游裝置相連的埠設定為根埠，並阻塞所有非邊緣埠。
  2. 上游裝置繼續傳送Agreement報文，下游裝置接收到後，根埠轉為Forwarding狀態。
  3. 下游裝置迴應Agreement報文，上游裝置接收到後，把與下游裝置相連的埠設定為指定埠，指定埠進入Forwarding狀態。
• 普通方式：當前埠在計算同步標誌位時忽略根埠。
  
  1. 上游裝置傳送Proposal報文，請求進行快速遷移，下游裝置接收到後，把與上游裝置相連的埠設定為根埠，並阻塞所有非邊緣埠，根埠轉為Forwarding狀態。
  2. 下游裝置迴應Agreement報文，上游裝置接收到後，把與下游裝置相連的埠設定為指定埠，指定埠進入Forwarding狀態。

在執行生成樹的通訊網路中，如果華為公司的資料通訊裝置與其他廠商裝置混合組網，可能會因為與其他廠商裝置的Proposal/Agreement機制不同可能導致互通失敗。需要根據其他廠商裝置的Proposal/Agreement機制，選擇埠使用增強的快速遷移機制還是普通的快速遷移機制。

配置命令：

[介面檢視] stp no-agreement-check
//配置埠使用普通的快速遷移方式。 
//預設情況下，埠使用增強的快速遷移機制。

RSTP配置舉例：

如下圖，SW1配置為根橋，並且配置了根保護功能。SW2配置為備份根橋，連線PC的埠配置為邊緣埠。SW3連線PC的埠配置為邊緣埠，並配置BPDU過濾。

SW1配置檔案：

[SW1]dis current-configuration 
#
sysname SW1
#
stp mode rstp
stp instance 0 root primary
stp tc-protection
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 stp root-protection //配置根保護
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 stp root-protection
#

SW2配置檔案：

[SW2]dis current-configuration 
#
sysname SW2
#
stp mode rstp
stp instance 0 root secondary
stp bpdu-protection //配置BPDU保護
error-down auto-recovery cause bpdu-protection interval 30
//配置因為BPDU保護導致埠Down後自動恢復功能
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 stp no-agreement-check //配置普通P/A協商
 stp transmit-limit 5 //配置埠在單位時間內BPDU的最大發送數目為5
 stp instance 0 port priority 32 //配置埠優先順序
 stp instance 0 cost 100 //配置埠開銷值為100
#
interface GigabitEthernet0/0/2
#
interface GigabitEthernet0/0/3
 stp edged-port enable //配置邊緣埠
#

SW3配置檔案：

[SW3]dis current-configuration 
#
sysname SW3
#
stp mode rstp
stp tc-protection threshold 5 
#
interface GigabitEthernet0/0/1
#
interface GigabitEthernet0/0/2
 stp bpdu-filter enable //配置BPDU過濾
#
interface GigabitEthernet0/0/3
#
interface GigabitEthernet0/0/4
 stp loop-protection //配置環路保護
#