RSTP 全网最详解

原创于 2025-02-22 23:53:51 发布 · 969 阅读

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一.前言

以太网交换网络中为了进行链路备份，提高网络可靠性，通常会使用冗余链路，但是这也带来了网络环路的问题。网络环路会引发广播风暴和MAC地址表震荡等问题，导致用户通信质量差，甚至通信中断。为了解决交换网络中的环路问题，IEEE提出了基于802.1D标准的STP(Spanning Tree Protocol，生成树协议)。
随着局域网规模的不断增长，STP拓扑收敛速度慢的问题逐渐凸显，因此，IEEE在2001年发布了802.1W标准，定义了RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议)，RSTP在STP的基础上进行了改进，可实现网络拓扑的快速收敛。
在本文中，主要介绍RSTP对于STP的改进之处，RSTP的基本工作原理以及RSTP的相关配置。

RSTP的配置BPDU充分利用了STP报文中的Flag字段，明确了端口角色。
除了保证和STP格式基本一致之外，RSTP作了如下变化：
- Type字段:配置BPDU类型不再是0而是2，所以运行STP的设备收到RSTP的配置BPDU时会丢弃。
- Flag字段:使用了原来保留的中间6位，这样改变的配置BPDU叫做RST BPDU。

STP:
- STP只有指定端口会立即处理次优BPDU，其他端口会忽略次优BPDU，等到Max Age计时器超时后，缓存的次优BPDU才会老化，然后发送自身更优的BPDU，进行新一轮的拓扑收敛。
RSTP:
- RSTP处理次优BPDU报文不再依赖于任何定时器(即不再依赖于BPDU老化)解决拓扑收敛，同时RSTP的任何端口角色都会处理次优BPDU，从而加快了拓扑收敛。

事实上对于STP，指定端口的选择可以很快完成，主要的速度瓶颈在于:为了避免环路，必须等待足够长的时间，使全网的端口状态全部确定，也就是说必须要等待至少一个Forwarod Delay所有端口才能进行转发。
而RSTP的主要目的就是消除这个瓶颈，通过阻塞自己的非根端口来保证不会出现环路。而使用P/A机制加快了上游端口进入Forwardinq状态的速度。

在STP中，如果拓扑发生了变化，需要先向根桥传递TCN BPDU，再由根桥来通知拓扑变更泛洪TC置位的配置BPDU。
在RSTP中，通过新的拓扑变更机制，TC置位的RST BPDU会快速的在网络中泛洪。
如上图所示:
- SW3的根端口收不到从根桥发来的RST BPDU后，Alternate端口会快速切换为新的根端口，启动TC While Timer，:并清空状态发生变化的端口学习到的MAC地址。然后向外发出TC置位的RST BPDU。
- SW2接收到RST BPDU后，会清空接收口以外所有端口学习到的MAC地址，同时开启计时器，并向外发送TC置位的RST BPDU。
- 最终，RST BPDU会在全网泛洪。