文章目錄
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前言
一.RSTP誕生背景
二.RSTP對比STP的快速收斂機制
端口角色變化
?接口狀態變化
RSTP-BPDU?
指定端口- P/A機制
?BPDU發送變化
端口狀態快速切換?
優化拓撲變更機制?
三.MSTP
?MSTP誕生背景
MSTP相關概念
MSTP配置?
總結
前言
? ??STP協議雖然能夠解決環路問題，但是收斂速度慢，影響了用戶通信質量。IEEE于2001年發布的802.1w標準定義了快速生成樹協議RSTP（Rapid Spanning-Tree Protocol），RSTP在STP基礎上進行了改進，實現了網絡拓撲快速收斂。
一.RSTP誕生背景
? ? 它是STP的一種改進版本，旨在提高生成樹協議的收斂速度和可靠性。在STP中，當網絡出現鏈路故障時，需要重新計算生成樹，這個過程可能需要幾十秒或者幾分鐘的時間，導致網絡中斷或延遲非常長。相比之下，RSTP可以在1秒鐘內快速檢測到鏈路故障，并且在最短時間內重新計算生成樹，從而減小網絡中斷或延遲的時間。
? ? RSTP的誕生背景主要是為了應對現代網絡中復雜多變的拓撲結構和高速鏈路的需求，在提高網絡性能的同時保證網絡的可靠性和穩定性。
二.RSTP對比STP的快速收斂機制
端口角色變化
| 根端口（RootPort） | 用于接收BPDU報文 |
| 指定端口（Designated Port） | 用于發送BPDU報文 |
| 替代端口（AlternatePort） | 根端口的備份端口 特點：無需選舉直接代替根端口進入轉發狀態 |
| 備份端口（BackUp） | 指定端口的備份端口(學習自身發送的BPDU被阻塞的端口) 特點：無需選舉直接代替指定端口進入轉發狀態 |
| 邊緣端口 | 直接連接用戶終端的端口 特點：不會出現環路，可直接進入轉發狀態 |
- ?替代端口拓撲
- 備份端口拓撲
?接口狀態變化
| 丟棄(Discarding) | 不轉發用戶流量也不學習MAC地址 |
| 學習狀態(Learning) | 不轉發用戶流量，但是學習MAC地址 |
| 轉發狀態(Forwarding) | 既轉發用戶流量又學習MAC地址 |
RSTP-BPDU?
RSTP--BPDU Type：0X02?
指定端口- P/A機制
RSTP在選舉的過程中加入了“發起請求-回復同意”（P/A機制）確認機制，P/A機制要求兩臺交換設備之間鏈路必須是點對點的全雙工模式，其目的是使一個指定端口盡快進入Forwarding狀態。
SW1和SW2之間新添加了一條新鏈路，鏈路模式為點對點全雙工，P/A機制協商過程如下：
- SWA和SWB根據收到的對端BPDU參數，選舉端口角色，由于SWA的優先級高，選舉結果為SWA的P0口為DP，SWB的P1口為RP。
- 交換機SWA的指定端口向SWB發送Proposal置1的BPDU，同時接口處在Discarding狀態
- SWB收到Proposal后開始進行端口狀態同步，將交換機上除接收Proposal的端口之外的所有端口全部置為Discarding狀態，以保證RP端口進入Forwarding時沒有環路存在。
- SWB完成同步后，P1端口狀態可安全進入Forwarding并通告Agreement置1的BPDU報文給SWA。
- SWA上的P0端口收到Agreement置1的BPDU后，狀態立即變為Forwarding。
- SWB繼續向已經同步為DP/Discarding端口發送Proposal置1的BPDU，在下游各設備間繼續進行新的P/A協商過程，直至計算到網絡邊緣。
?BPDU發送變化
? ? STP中只有根橋交換機會以2s為周期發送配置BPDU報文，而在RSTP環境中的所有交換機都會發送配置BPDU報文，并以超時時間（3倍周期時間--默認6s）為依據，判定鄰居是否失效，不再以STP中MAC地址表20s的老化時間為依據。
端口狀態快速切換?
- RSTP中根端口與替代端口/指定端口與備份端口無需選舉可直接切換并快速進入Forwarding狀態。
- 設置邊緣端口可直接進入Forwarding狀態的機制加快收斂。
- BPDU保護機制：若誤將拓撲中的正常接口配置為邊緣端口，對端收到BPDU后自動還原回正常端口。
#邊緣端口配置命令
[SW1-GiabitEthernet0/0/0]stp edged-port enable
#關閉邊緣端口發送BPDU
#邊緣端口連接用戶終端，BPDU無任何作用，關閉BODU發送可降低鏈路負載
[SW1-GiabitEthernet0/0/0]stp bpdu-filter enable優化拓撲變更機制?
? ? RSTP環境中的拓撲發生變化后，發生變更的設備直接向對端發送TC-BPDU并清空MAC地址表，對端設備收到TC-BPDU后，回復TCA-BPDU確認收到并清空本地MAC地址表。
? ? 該機制中，變更設備無需逐級上傳TCN-BPDU并等待根橋設備回復的TC-BPDU后再將MAC地址表老化時間變更為15s，變更設備可直接發送TC-BPDU并直接清空MAC地址表，可省去BPDU的傳遞時間以及MAC地址表老化時間，大大加快收斂時間。
三.MSTP
?MSTP誕生背景
IEEE 于2002年發布的802.1S標準定義了MSTP
RSTP和STP 缺點：
- 同一局域網內所有的vlan共享一個生成樹，無法在vlan間實現數據流量的負載均衡；
- 鏈路利用率低，被阻塞的冗余鏈路不承載任何流量，造成了帶寬的浪費，還可能造成部分vlan報文無法轉發。
- MSTP：MSTP兼容STP和RSTP，既可以快速收斂，又能使不同VLAN的流量沿各自的路徑轉發，從而為冗余鏈路提供了更好的負載分擔機制。
?
MSTP相關概念
? ?MSTP將生成樹與VLAN相結合，設置VLAN與生成樹的映射表。MSTP將一個或多個VLAN捆綁在同一個“實例”中，提高資源利用率。
? ?MSTP針對不同的實例設置了VLAN映射表（實例與生成樹的映射關系），并將域名相同，修訂等級相同，VLAN和實例映射關系相同的交換機方在一個域中，MSTP把一個交換網絡劃分成多個域，每個域內形成多棵生成樹，生成樹之間彼此獨立。
MSTP配置?
要求：存在10個VLAN，要求VLAN 1-5 劃分到instence 1 中，以SW1作為根，SW2作為備份根。
? ? ? ? ? VLAN 6-10 劃分到instence 2中，以SW2 作為根，SW1作為備份根。
#批量創建VLAN
[se1]vlan batch 2 to 10
[sw2]vlan batch 2 to 10
[sw3]vlan batch 2 to 10
#設備鏈路類型
[se1]port-group group-member GigabitEthernet 0/0/1 to GigabitEthernet 0/0/2
[se1-port-group]port link-type trunk
[se1-port-group]port trunk allow-pass vlan all[sw2]port-group group-member GigabitEthernet 0/0/1 to GigabitEthernet 0/0/2
[sw2-port-group]port link-type trunk
[sw2-port-group]port trunk allow-pass vlan all[sw3]port-group group-member GigabitEthernet 0/0/1 to g 0/0/2
[sw3-port-group]port link-type trunk
[sw3-port-group]port trunk allow-pass vlan all #修改生成樹模式
[se1]stp mode mstp
[sw2]stp mode mstp
[s23]stp mode mstp#配置MSTP域#進入MSTP域視圖
[se1]stp region-configuration
#修改域名
[se1-mst-region]region-name aa
#創建實例并劃入VLAN
[se1-mst-region]instance 1 vlan 1 to 5
[se1-mst-region]instance 2 vlan 6 to 10
#激活配置
[se1-mst-region]active region-configuration [sw2]stp region-configuration
[sw2-mst-region]region-name aa
[sw2-mst-region]instance 1 vlan 1 to 5
[sw2-mst-region]instance 2 vlan 2 to 5
[sw2-mst-region]active region-configuration [sw3]stp region-configuration
[sw3-mst-region] region-name aa
[sw3-mst-region] instance 1 vlan 1
[sw3-mst-region] instance 2 vlan 2 to 5
[sw3-mst-region] active region-configuration#干涉選舉，使SW1成 為實例1的根橋，實例2的備份根
[se1]stp instance 1 root primary
[se1]stp instance 2 root secondary
- 拓展配置?
#查看MSTO生成樹域
[se1]dis stp region-configuration
#修改修定等級 默認為0可不修改，只需保持一致即可
[sw2-mst-region]revision-level 1
#關閉MSTP的命令
[sw2]undo stp region-configuration
| Region name | 域名 |
| Revision level | 修訂等級 |
| Instance | 實例編號 |
