STP局限性

IEEE 802.1D中定義的STP，是一個(gè)比較古老的標(biāo)準(zhǔn)，在現(xiàn)今的交換網(wǎng)絡(luò)中，幾乎已經(jīng)很少能夠見(jiàn)到它的部署了。原因是STP存在諸多短板，比如收斂慢（一個(gè)端口從block到forward需要30~50s）、端口狀態(tài)定義繁冗、對(duì)拓?fù)渥兓母兄蕾?lài)計(jì)時(shí)器等。

RSTP

IEEE 802.1w中定義的RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成樹(shù)協(xié)議)可以視為STP的改進(jìn)版本，RSTP在許多方面對(duì)STP進(jìn)行了優(yōu)化，它的收斂速度更快，而且能夠兼容STP。

RSTP優(yōu)勢(shì)

• RSTP引入了新的接口角色，其中替代接口的引入使得交換機(jī)在根接口失效時(shí)，能夠立即獲得新的路徑到達(dá)根橋。
• RSTP引入了P/A機(jī)制，使得指定接口被選舉產(chǎn)生后能夠快速地進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，而不用像STP那樣經(jīng)歷轉(zhuǎn)發(fā)延遲時(shí)間。
• RSTP還引入了邊緣接口的概念，這使得交換機(jī)連接終端設(shè)備的接口在初始化之后能夠立即進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，提高了工作效率。

RSTP接口角色

RSTP在STP的基礎(chǔ)上，增加了兩種接口角色：替代(Alternate )接口和備份(Backup)接口。因此，在RSTP中，共有4種接口角色：根接口、指定接口、替代接口和備份接口。

替代接口

• 替代接口可以簡(jiǎn)單地理解為根接口的備份，它是一臺(tái)設(shè)備上，由于收到了其他設(shè)備所發(fā)送的BPDU從而被阻塞的接口。
• 如果設(shè)備的根接口發(fā)生故障，那么替代接口可以成為新的根接口，這可以加快了網(wǎng)絡(luò)的收斂過(guò)程。
• 一臺(tái)非根橋有且只能有一個(gè)根接口，但是該設(shè)備可以沒(méi)有替代接口，也可以有，當(dāng)存在替代接口時(shí)，可以存在一個(gè)或多個(gè)。當(dāng)設(shè)備的根接口發(fā)生故障時(shí)，最優(yōu)的替代接口將成為新的根接口。

如下圖所示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?#xff0c;SW1是網(wǎng)絡(luò)中的根橋，對(duì)于SW3而言，它有兩個(gè)接口接入了該網(wǎng)絡(luò)，由于從GE0/0/22接口到達(dá)根橋的RPC更小，因此該接口成為該設(shè)備的根接口。而GE0/0/23則由于收到了SW2所發(fā)送的BPDU，并且經(jīng)SW3計(jì)算、比較后決定阻塞，成為該設(shè)備的替代接口。

此時(shí)在SW3上執(zhí)行display stp brief命令能看到如下輸出：

ALTE指的是Alternate，也即替代。

備份接口

• 備份接口是一臺(tái)設(shè)備上由于收到了自己所發(fā)送的BPDU從而被阻塞的接口。
• 如果一臺(tái)交換機(jī)擁有多個(gè)接口接入同一個(gè)網(wǎng)段，并且在這些接口中有一個(gè)被選舉為該網(wǎng)段的指定接口，那么這些接口中的其他接口將被選舉為備份接口，備份接口將作為該網(wǎng)段到達(dá)根橋的冗余接口。通常情況下，備份接口處于丟棄狀態(tài)。

如下圖所示的網(wǎng)絡(luò)中，SW1是網(wǎng)絡(luò)中的根橋，對(duì)于SW2而言，它的GE0/0/20及GE0/0/21接口形成了自環(huán)，RSTP能夠檢測(cè)到這個(gè)環(huán)路，并且在這兩個(gè)接口中選擇一個(gè)進(jìn)行阻塞。（缺省時(shí)，由于GE0/0/20接口的接口ID更小，因此該接口成為指定接口，而GE0/0/21接口則成為備份接口，備份接口將被阻塞。）

此時(shí)在SW2上執(zhí)行display stp brief命令應(yīng)該能看到如下輸出:

BACK指的是Backup，也即備份。

如下圖所示的拓?fù)鋱?chǎng)景中，SW2使用兩個(gè)接口連接在同一臺(tái)集線器(Hub)上，由于集線器在一個(gè)接口上收到的數(shù)據(jù)會(huì)被拷貝到其他所有接口(一個(gè)Hub就是一個(gè)廣播域，而且它并不支持STP/RSTP )，因此SW2從GE0/0/20接口發(fā)出的BPDU會(huì)被集線器接收并發(fā)往SW2的GE0/0/21接口，反之亦然。當(dāng)SW2的指定接口GE0/0/20發(fā)生故障時(shí)，備份接口GE0/0/21將繼續(xù)它的工作，負(fù)責(zé)與相應(yīng)的網(wǎng)段實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

RSTP接口狀態(tài)

STP定義了五種接口狀態(tài)，它們分別是禁用、阻塞、偵聽(tīng)、學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)，而RSTP簡(jiǎn)化了接口狀態(tài)，將STP的禁用、阻塞及偵聽(tīng)狀態(tài)簡(jiǎn)化為丟棄(Discarding)狀態(tài)，RSTP與STP的接口狀態(tài)對(duì)比如下表所示。

RSTP的配置BPDU

RSTP的配置BPDU被稱(chēng)為RST BPDU （Rapid Spanning Tree BPDU)，它的格式與STP的配置BPDU大體相同，只是其中個(gè)別字段做了修改.以便適應(yīng)新的工作機(jī)制和特性。對(duì)于RST BPDU來(lái)說(shuō)，

• “協(xié)議版本ID”字段的值為0x02“，"BPDU類(lèi)型”字段的值也為0x02。
• “標(biāo)志”字段中，該字段一共8bit，STP只使用了其中的最低比特位和最高比特位，而RSTP在STP的基礎(chǔ)上，使用了剩余的6個(gè)比特位，并
  且分別對(duì)這些比特位進(jìn)行了定義，如下表所示。
  

比特位含義如下：

• STP只使用了該字段的最高及最低比特位，在RST BPDU中這兩個(gè)比特位的定義及作用不變（確認(rèn)TCN BPDU的TCA位以及根橋泛洪通知拓?fù)渥兓腡C位）。
• Aggrement(同意)及Proposal(提議)比特位用于RSTP的P/A ( Proposal/Aggrement)機(jī)制，該機(jī)制大大地提升了RSTP的收斂速度。
• Port Role(接口角色)比特位的長(zhǎng)度為2bit，用于標(biāo)識(shí)該RST BPDU發(fā)送接口的接口角色，01表示根接口，10表示替代接口，11表示指定接口，00被保留使用。
• Forwarding(轉(zhuǎn)發(fā))及Learning(學(xué)習(xí))比特位用于表示該RST BPDU發(fā)送接口的接口狀態(tài)。

RSTP 配置BPDU發(fā)送機(jī)制

RSTP與STP不同，在網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定后，無(wú)論是根橋還是非根橋，都將周期性地發(fā)送配置BPDU，也就是說(shuō)對(duì)于非根橋而言，它們不用在根接口上收到BPDU之后，才被觸發(fā)而產(chǎn)生自己的配置BPDU，而是自發(fā)地、周期性發(fā)送BPDU。

RSTP 次優(yōu)BPDU優(yōu)化

運(yùn)行STP的交換機(jī)在每個(gè)接口上保存一份BPDU，對(duì)于根接口及非指定接口而言，交換機(jī)保存的是發(fā)送自上游交換機(jī)的BPDU，而對(duì)于指定接口而言，交換機(jī)保存的是自己根據(jù)根接口的BPDU所計(jì)算出的BPDU。

如果接口收到一份BPDU，而且該接口當(dāng)前所保存的BPDU比接收的BPDU更優(yōu)，那么后者對(duì)于前者而言，就是次優(yōu) BPDU。

在STP中：

• 當(dāng)指定接口收到次優(yōu)BPDU時(shí)，它將立即發(fā)送自己的BPDU（自己計(jì)算的BPDU更優(yōu)）；
• 對(duì)于非指定接口，當(dāng)其收到次優(yōu)BPDU時(shí)（表示該網(wǎng)段的接口狀態(tài)發(fā)生了變化，因?yàn)榉侵付ń涌诎l(fā)現(xiàn)自己計(jì)算的BPDU更優(yōu)），它將等待接口所保存的BPDU老化之后，再重新計(jì)算新的BPDU，并將新的BPDU發(fā)送出去，這將導(dǎo)致非指定接口需要最長(zhǎng)約20s的時(shí)間才能啟動(dòng)狀態(tài)遷移。（非指定接口指的是收到的BPDU比自己計(jì)算的BDPU更優(yōu)）

在RSTP中：

• 無(wú)論接口的角色如何，只要接口收到次優(yōu)BPDU，便立即發(fā)送自己的BPDU，這個(gè)變化使得RSTP的收斂更快。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的RSTP接口角色的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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