RSTP技术

RSTP技术

STP的缺点

拓扑变化

当拓扑发送变化时，整个链路从中断到恢复要等待MAC地址老化，将近5分钟的时间，中断时间太久，很影响网络通信。

TCN BPDU

• 网桥发送TCN BPDU的条件为
  • 有端口转变为Forwarding（转发）状态，且该网桥至少包含一个指定端口
  • 有端口由Forwarding（转发）或Learning（学习）状态转变为Blocking（堵塞）状态

TCA以及TC置位的配置BPDU

• 标志位置位
  • 第7位（从0位开始，一共8位）表示该消息位TCA
  • 第0位置位表示该消息为TC置位BPDU
  • 1到6位保留

STP拓扑改变处理过程

SWD会给根网桥发送拓扑改变消息TCN，SWC会给SWD发送拓扑改变应答消息TCA，让D知道我已经收到了你的消息，同时将拓扑改变消息转发给根网桥，根网桥收到拓扑改变消息后，会广播发送新的配置BPDU（TC置位的BPDU），当各个非根网桥收到TC置为位的配置BPDU时，会将MAC地址表的老化时间从300s改为15s，即这些地址表在15s内没有重新学习，就会被删除，因为拓扑已经发生变化，这些地址表可能已经不适用了。这里需要注意，非根网桥不会发送配置BPDU，在普通的STP生成树中，只有根网桥才会发送配置BPDU，非根网桥只会响应配置BPDU。

收敛时间过长

• 缺省情况下一个端口从Blocking状态过渡到Forwarding状态至少需要30秒钟（两倍的Forwar Delay）。对于一个拓扑不稳定网络，会导致网络的长时间中断。

收敛机制不灵活

非根网桥连接终端的那个端口是指定端口，当主机上线时，会从关闭状态变为转发状态；当主机下线时，会从转发状态变为关闭状态，这会导致拓扑不断变化，网络中会产生大量的TCN，会导致网络设备加剧资源的消耗。

RSTP的概念及改进

• RSTP是从STP发展而来，实现的基本思想一致
• RSTP标准版本为IEEE802.1w
• RSTP具备STP的所有功能，可以兼容STP运行
• RSTP和STP有所不同
  • 减少了端口状态
  • 增加了端口角色
  • BPDU格式以及发送方式不同
  • 当交换机网络拓扑结构发送变化时，RSTP可以更快地恢复网络的连通性

RSTP的端口状态

• RSTP将端口状态缩减为三个
  • Discarding
  • Learning
  • Forwarding

RSTP的端口角色

• RSTP将端口角色增加到四个
  • 根端口
  • 指定端口
  • Alternate（替代）端口
  • Backup（备份）端口
  • 边缘端口（不参与拓扑的计算，算是特殊的指定端口）

RST BPDU格式

• 和STP相比不同之处有
  • Protocol Version ID变为2
  • BPDU Type变为2
  • 使用了Flags字段的全部8位
  • 增加Version 1 Length字段

• 在RST BPDU的Flags字段中，除TC以及TCA标志位，还包括P/A标志位、端口状态标志位以及端口角色标志位

RSTP中BPDU的处理

• 网桥自行从指定端口发送RST BPDU，不需要等待来自根网桥的RST BPDU。发送周期为2sHello Time
• RST BPDU老化时间为个连续的Hello Time时长，即6秒。

收到低优先级RST BPDU的处理

• 阻塞状态的端口可以立即对收到的低优先级的RST BPDU做出回应，不需要像STP等待根网桥发送配置BPDU

RSTP快速收敛原理

端口状态迁移原则

RSTP快速收敛机制

• STP中端口需要等待两个Forward Delay时长才能进入转发状态，如果想缩短收敛时间只能手工配置Forward Delay为较小的值，但是这样可能会影响网络的稳定性
• RSTP提出了快速收敛机制，包括
  • 边缘端口机制
  • 根端口快速切换机制
  • 指定端口快速切换机制

边缘端口

• 边缘端口指网桥上直接呵呵终端相连的端口
• 边缘端口可以直接进入转发状态，不需要延时，并且不会触发拓扑改变
• 边缘端口收到 BPDU后，会转变为非边缘端口

根端口——无环路风险情形

指定端口快速切换

• 指定端口可以和相连的端口进行一次握手，快速进入转发状态。

  • 握手请求报文：Proposal
  • 握手回应报文：Agreement

• P/A机制条件：握手必须在点到点链路进行

协商机制的前提——点到点链路

Proposal - Agreement机制收敛过程（P/A）

RSTP拓扑改变处理机制

• 拓扑改变触发条件

  • 只有非边缘端口转变为Forwarding状态时，产生拓扑改变

• 拓扑改变处理

  • 在两倍Hello时间内像所有其它指定端口和根端口发送TC置位BPDU报文
  • 清除除接收到TC报文的端口之外的所有指定端口和根端口学习的MAC地址

拓扑结构改变导致MAC地址表错误

RSTP拓扑改变处理

• 不再使用TCN
• 收敛更快速

拓扑改变TC

检测到拓扑改变 - 边缘端口故障

RSTP和STP兼容性

RSTP和STP的兼容运行

• RSTP的端口连续三次收到版本为STP的BPDU，则端口协议切换到STP协议
• 切换到STP协议的RSTP端口将丧失快速收敛特性。
• 出现STP与RSTP混用的情况，建议将STP设备放在网络边缘

• 运行STP的网桥移除后，由RSTP模式切换到STP模式的端口仍将运行在STP模式