STP扩展 RSTP对STP的改进

2023-11-03 16:21
文章标签 扩展 改进 stp rstp

本文主要是介绍STP扩展 RSTP对STP的改进，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

目录

一、STP协议的优缺点，存在的问题

接口状态

问题一

问题二

问题三

问题四

问题五

 二、RSTP（rapid STP） 对STP的改进

①端口角色与端口状态

端口角色：

②快速收敛的机制——拓扑收敛机制P/A机制

RSTP选举原理

针对问题二  根端口的快速切换机制

针对问题三 次优BPDU处理机制

针对问题四 边缘端口的引入

针对问题五 拓扑变更机制的优化

一、STP协议的优缺点，存在的问题

①协议工作收敛时间慢，速度太慢

②不支持多VLAN

BP是阻塞端口、RP是根端口、DP是指定端口

接口状态

disable (禁用状态）：  没启用STP,由于违规把这个接口关闭

blocking(阻塞）：  20秒时间，只收不发BPDU；不学习MAC地址、不转发用户数据帧

listening（侦听）： 15秒，收发BPDU报文，不转发用户数据帧，不学习MAC地址,选举根桥、根端口、指定端口和阻塞端口

learning （学习）： 15秒，收发BPDU报文，不转发用户数据帧，但是开始学习MAC地址表

forwarding (转发）：  转发用户数据帧，学习MAC地址

问题一

设备从初始化到收敛完成，至少需要30S（侦听15S+学习15S）

为了防止临时出现的坏路，采用被动等待计时器

STP的计算，必须等待固定的时长

问题二

交换机BP端口替换RP端口的等待延时，至少需要30S

如图，如果SW1和SW3的链路损坏

收不到SW1直接发送的BPDU，可以接收到，通过SW2转发的BPDU，在经过15S的侦听+15S的转发，把BP端口变为转发端口

问题三

交换机无BP端口，RP端口down掉场景，DP端口至少需要等待50S才能切换

还是该图，如果SW2与SW1的直连链路损坏，则SW2是接收不到SW1的BPDU的，此时SW2认为SW1失联就会对外宣称自己是ROOT，SW3接收到SW2的BPDU，在于SW1的BPDU比较后，发现没有SW1的好，所以会阻塞20S，然后再经过15S的侦听，15S的学习后把BP端口变为转发状态，一共50S

问题四

运行STP的交换机连接用户终端的场景，需要30S到50S的时间

问题五

STP的拓扑变更机制，复杂，效率低下

先由变更节点朝根节点的方向发送TCN消息，收到该消息的上游交换机就会恢复TCA消息进行确认，最后TCN消息到达根桥后，再由根桥发送TC消息通知设备删除桥MAC地址表项，机制复杂，效率低下

 二、RSTP（rapid STP） 对STP的改进

解决的主要问题就是STP收敛过慢的问题

①端口角色与端口状态

端口角色：

新增两种端口角色：备份端口（Backup Port）和预备端口（Alternate Port），都是用来做备份的

备份端口：指定端口的备份

预备端口：根端口的代替端口 就相当于STP中的uplinkfast(思科的私有技术，省略30s)

当交换机BP端口替换RP端口时，不需要再等待30S

端口状态：

把前面的五种状态，缩减为三种，Discarding、Learning、Forwarding

把STP中Disabale 禁用、Blocking 阻塞、Listening 侦听 三种状态合并为一种——Discarding 丢弃

②快速收敛的机制——拓扑收敛机制P/A机制

针对问题一提出来的

P/A:proposal/agreement请求和确认机制

目的是让一个指定端口，尽快的进入转发状态，同时避免临时环路的产生

P/A机制基本原理：

在收敛时，SW1和SW2都默认自己是根桥，端口角色为DP，互相发送一个P置位的BPDU，当SW2收到SW1的BPDU时，发现SW1的优先级更低，该端口应该位根端口，马上放弃指定端口的身份，开始同步变量也叫SYNC（阻塞除边缘端口外的其他端口，防止出现临时环路），给SW1回一个A置位的BPDU，SW1收到A置为的BPDU报文，端口立即进入Forwarding状态，不需要再等待

SW2回完报文后，再去向下游交换机进行P/A机制的传递

RSTP选举原理

RSTP选举原理和STP本质上相同：选举根交换机-选举非根交换机上的根端口-选举指定端口-选举预备端口和备份端口

但是RSTP在选举过程中加入了P/A机制，由于每个步骤都有确认就不需要依赖计时器来保证网络拓扑无环才去转发，只需要考虑BPDU发送报文并计算无环拓扑等待时间

针对问题二  根端口的快速切换机制

因为存在AP端口（根端口的备份），当直连链路down掉后，其AP端口可以马上切换成RP端口，并进入转发状态

针对问题三 次优BPDU处理机制

注：图中BP在这里应为AP

SW2和SW1的直连链路down掉后，SW2以自己为根向外发送P置位的BPDU，当SW3的AP端口收到次优的BPDU时，会马上发送本地最优的BPDU给SW2，同时端口角色从AP变为DP，SW2发现收到的BPDU更优先，回发一个A置位的BPDU，同时将端口变为RP端口。当SW3收到A置位的BPDU报文时，进入转发状态

总结：
当一个接口收到次优的BPDU后，马上把自身存储的BPDU返回原接口，并且立刻启动PA机制，可以实现接口的秒级切换

针对问题四 边缘端口的引入

在RSTP中，交换机连接终端的链路可以立即进入转发状态——边缘端口

边缘端口相当于STP的portfast（思科）

可以给交换机的端口设置为边缘端口，边缘端口可以立即进入转发状态，但不处理BPDU，当该端口收得到BPDU后，就丧失了边缘端口属性，成为普通STP端口，并重新进行生成树计算

针对问题五 拓扑变更机制的优化

STP是逐级逐层汇报，那么RSTP就是扁平化管理

所有的交换机都可以发送BPDU

如果出现了拓扑变更，RSTP会第一时间通知上下级交换机，清空CAM表

发送TC置位的报文

TC while time 4S 

这篇关于STP扩展 RSTP对STP的改进的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/339419。

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