RSTP：快速生成树

RSTP

**rstp：**快速生成树协议 ，加快了stp收敛。RSTP 删除了 3 种端口状态，新增加了 2 种端口角色。

RSTP在STP上面的改进

1、新增端口角色
Alternate 端口和 Backup 端口。
alternate端口学习到其他端口BPDU报文而阻塞的端口，也是根端口的备份端口。
backup端口就是学习到自己发送的BPDU报文而阻塞端口、也是指定端口的备份端口。
2、端口状态
alternate、backup端口只有discarding状态。根端口、指定端口都有forwarding、learning、discarding状态。
3、配置BPDU处理发生
在拓扑稳定后，无论非根桥是否收到根桥传来的BPDU报文，非根桥都在hello tiemer 规定时间发送报文，完全由报文自主控制。

如果一个端口连续 3 个 Hello Time 时间内没有收到上游设备发送过来的配置 BPDU，那么该设备认为与此邻居之间的协商失败

处理次等 BPDU
该改端口的BPDU优先级高于收到的BPDU报文，就直接丢弃，并通告自身RST BPDU，上游设备收到 RST BPDU时会跟新自己的RST BPDU。rstp不在依赖定时器解决拓扑。

快速收敛

1、边缘端口（stp edge-port ）：rstp 新提出的一种端口，边缘端口会发送bpdu，防止网络中产生环路问题。
1、收到自己发出的bpdu会block
2、收到其他交换机发送的bpdu，参与stp计算，破坏stp生成树，又会产生临时环路的风险。
3、某些厂家的交换机如果不支持stp协议，或者关闭stp协议，这些交换机是不会透传bpdu的，导致环路。
4、边缘端口发送bpdu能够防环，但不能实现所有场景都防环

• 零时环路（两个边缘接口相接）
• 边缘端口下行网络从在不透传BPDU的交换机，拓扑是又是环路，导致环路。
  边缘端口的好处
  1、快速进入转发状态，dhcp获取的ip的主机能够更快的接入网络。
  2、边缘端口的up和down不会导致交换机发送tcn或者tc bpdu ，增强stp网络的稳定
  3、边缘端口通常用于连接3层终端设备或者路由器，防火墙、终端等路由器设备。

2、根端口快速切换机制
当根端口失效，那么alternate端口就会立即成为根端口，进入forwarding状态。

3、P/A机制
p/a在点到点全双工的链路上让DP和RP端口进入到转发状态，同时也不会产生临时环路。
P/A机制使用的前提
1、DP端口处于discarding
2、点到点全双工链路。
3、dp端口对端是rp端口
P/A过程
dp端口处于discarding状态时，发送（p=1.a=1）bpdu
rp收到dp的（p=1，a=1）的bpdu后，会进行同步位置。
同步位置：discarding掉所有的非边缘端口
边缘端口，ap端口由于不会引人额外环路，默认已经同步位置。
同步位置完成之后，rp发送（p=0 a=1 bpdu）并将端口置于转发状态
上游dp收到rp的（p=0 a=1）bpdu后，认为下游的rp已经处于无环拓扑并转发状态，于是自己的端口状态立即到转发状态。
一旦 P/A 协商不成功，指定端口的选择就需要等待两个 Forward Delay，协商过程与 STP 一样。

4、RSTP的拓扑变化机制
在 RSTP 中检测拓扑是否发生变化只有一个标准：一个非边缘端口迁移到 Forwarding 状态。
一旦检测到拓扑发生变化，将进行如下处理：
1、为本交换的所有非边缘指定端口启动一个 TC While Timer，，时间为hello time的2倍，清空状态发生变化的端口上学习到的 MAC 地址。由这些端口向外发送 RST BPDU，其中 TC 置位
2、收到TC BPDU 的交换机清空所有端口的mac地址，除了边缘端口和收到 STP BPDU的交换机的端口。（正向从这个接口学习到mac地址，反向从这个接口的后面删除mac地址）
3、并继续防洪 tc bpdu，实现全网mac地址表的更新。

RSTP的BPDU报文

RSTP相比STP来说，STP有两种类型的报文格式：配置BPDU和TCN BPDU。而RSTP只有RST BPDU一种，与STP的格式基本一致，最大的变化在于BPDU flags字段做出改变，在STP的FLAG标记中只用了TCA和TC，而RSTP中原先空余的6位全部有了新的定义。

以下为STP报文

以下为RSTP报文

BPDU报文

字段	                作用
TCA	             保留但无用，因为在RSTP中并没有TCN BPDU，取值永远为0
Agreement	     PA机制中的同意位
Forwarding	     Forwarding标志位，表示端口处Forwarding状态
Learning	     Learning标志位，表示端口处于Learning状态
Port role	     角色位2bit组成 ,有四种组合。00 ：未定义；01：AP/BP 替代端口/备份端口；10：RP根端口；11：DP指定端口
Proposal	     PA机制中的提议位
TC	             RSTP中的拓扑改变通知

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