「RSTP」- 快速生成树协议、Rapid Spanning Tree Protocol,IEEE 802.1w

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问题描述

STP 协议虽然能够解决环路问题,但是具有如下问题:
1)被动算法,其依靠时间等待来进行收敛,所以收敛速度慢(30s-50s)影响用户通信质量 。
2)如果 STP 网络的拓扑结构频繁变化,网络将频繁失去连通性,而导致用户通信频繁中断(当拓扑变化时,连接主机的端口也会发生变化)。
3)STP 没有细致区分接口状态和接口角色,不利于初学者学习及部署;

解决方案

IEEE 于 2001 年发布的 802.1W 标准定义快速生成树协议 RSTP(Rapid Spanning-Tree Protocol),RSTP 在 STP 基础上进行改进,实现了网络拓扑快速收敛。

原理简述

在 STP 中,当初始时所有交换机都会发送 BPDU 帧,当稳定后只有 Root Bridge 发送;

在 RSTP 中:当初始时,所有交换机都会发送 BPDU 帧;当稳定后,所有交换机都 独立 发送 BPDU 帧(按照 Hello Time 发送,以降低延时);

协议特性

RSTP 引入新的接口角色,简化 STP 的理解及部署,其中:
1)替代接口:使得交换机在根接口失效时,能够立即获得新的路径到达根桥。
2)备份端口:作为指定端口的备份,帮助链路上的网桥快速获得到根桥的备份路径。
3)边缘接口:使交换机连接终端设备的接口在初始化后,能够立即进入转发状态,提高工作效率。

RSTP 的状态规范根据端口是否转发用户流量和学习 MAC 地址把原来的 5 种状态缩减为 3 种。

RSTP 充分利用了STP协议报文中的Flag字段,其中明确端口角色

RSTP 对 STP 的其他改进:
1)配置 BPDU 的处理发生变化:
—- 当拓扑稳定后,配置BPDU报文的发送方式进行优化
—- 使用更短的 BPDU 超时计时
—- 对处理次等 BPDU 的方式进行优化
2)配置 BPDU 格式的改变,充分利用 STP 协议报文的 Flag 字段,明确接口角色
3)RSTP 拓扑变化处理:相比于STP进行了优化,加速针对拓扑变更的反应速度

应用场景

依旧是二层网络环境,在园区网的接入层与汇聚层。

参考文献

Spanning Tree Protocol – Wikipedia