RSTP

一、STP协议的缺点，存在的问题

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1. STP 协议工作时间收敛慢，响应时间长---------->RSTP

2. 原始的802.1d(stp)不支持多个vlan---->(PVST===>把一个单独的 vlan 添加为一个实例)--->MSTP

二、RSTP rapid

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1. 为了解决STP收敛慢的问题

2. STP的问题 RP：root port 根端口 DP： 指定端口 BP：阻塞端口

   • 问题1：慢：设备从初始化，到收敛完成，最少要经历30s的时间，最长50s
     
     为了防止临时环路的出现，采用被动等待的计时器
     
     STP的计算，必须要等待固定的时长
     
     

   • 问题2：交换机BP端口切换RP端口的等待延时
     
     SWC与SWA的直连链路down掉，SWC默认自己为根桥（根桥不存在BP端口）将其BP端口从阻塞
     
     状态激活成->监听（15s）->学习（15s）切换成RP端口并进入转发状态至少需要经过30s
     
     

   • 问题3：交换机没有BP端口，RP端口down掉，DP端口至少需要等待50sオ能切換
     
     
     
     　　　BPDU老化机制：SWC的BP端口接受SWA->SWB->SWC的BPDU，超过20s未收到，则老化。

   • 问题4：交换机连接终端的接口，切换时间过长30s-50s
     
     

   • 问题5：拓扑变更机制，复杂且效率低下
     
     

   • 其他不足之处:端口角色
     
     
     
     

3. RSTP 对STP技术的改进：端口角色、状态

   • 新增了两种角色：都是用来做备份的，本质上也是被阻塞的(非block状态)

     • 去掉了 阻塞端口
       • backup 端口 ：指定端口的备份-- 作为指定端口的备份，提供了另外一条从根节点到叶子节点的无环备份路径
       • alternate端口 ：根端口的备份--提供了从指定桥到根桥的另一条无环可达路径，作为根端口的代替端口
         
         
     • 端口切换不需要尽力等待转发延时，相当于STP的uplink-fast

   • 状态由5种缩减为三种

     • discarding :不转发用户流量，不学习MAC地址---》 disable blocking listening
     • learning :不转发用户流量，学习MAC地址
     • forwarding :转发用户流量，学习MAC地址

4. RSTP的其他操作

   • 快速收敛机制
     • P/A(proposal/agreement sync机制 ) 一般都是秒级让一个指定端口，尽快进入转发状态，同时避免环路的发送

   

   • 三种报文格式：P A SYNC

   • 端口的快速切换机制

     • AP--- ---针对与问题3
     • backup --- 针对于问题2

   • 特点：由于有来回确认机制和同步变量机制，就无需依靠计时器来保障无环。

5. 次等BPDU的处理机制

   • 当一个接口接收到一个次等BPDU之后，马上把自身储存的(最优)BPDU返回给源端口，然后启动P/A机制
   • 可以实现接口的秒级切换
     
     

6. 边缘端口的引入

   • 相当于Port-fast，可以让edge-port 不参加RSTP的任何活动，激活后之后就变成了转发状态
   • 如果边缘端口接口到了BPDU，就丧失了边缘端口的属性(相当于STP的BPDU-filter)
     
     

7. 拓扑变更机制的优化：

   • STP：逐级通报的过程

   • RSTP：扁平化管理，RSTP的所有的交换机 都可以发送BPDU(TC)
     
     

   • 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
     
     
     
     解析：一旦检测到拓扑发生变化，将进行如下处理：
     
     为本交换设备的所有非边缘指定端口启动一个TC While Timer，该计时器值是Hello Time的两倍。在这个时间内，清空状态发生变化的端口上学习到的MAC地址。同时，由这些端口向外发送RST BPDU，其中TC置位。一旦TC While Timer超时，则停止发送RST BPDU。
     
     其他交换设备接收到RST BPDU后，清空所有端口学习到MAC地址，除了收到RST BPDU的端口。然后也为自己所有的非边缘指定端口和根端口启动TC While Timer，重复上述过程。 如此，网络中就会产生RST BPDU的泛洪。

8. RSTP和STP之间的兼容性 ===》RSTP能够向下兼容

   • RSTP协议与STP协议完全兼容

   1. SW1支持RSTP，发送的报文是STP报文 SW2仅支持STP 发送的报文是STP报文 ===》STP

   2. SW1支持RSTP，发送的报文是STP报文 SW3支持RSTP，发送的报文是STP报文 ===》STP

   3. SW1支持RSTP，发送的报文是RSTP报文 SW#支持RSTP，发送的报文是RSTP报文 ===》RSTP

9. RSTP特性

   1. BPDU保护
      
      
      
      配置边缘端口的目的
      
      希望这些端口 以后组网的时候，连接的都是终端设备
      
      即使边缘端口连接了交换机，也需要先把这个交换机进行BPDU参数的调试(BID,端口cost值)，当交换机接入网络，即使存在STP的计算，不会再次造成网络的震荡
      
      如果边缘端口 硬性规定为 不允许连接交换机，在这些端口上来配置BPDU-protection。

   2. 根桥防护
      
      场景1.客户网络和 运营商网络 进行二层对接 ===》 根桥防护主要配置在运营商网络上
      
      
      
      场景2.由于维护人员的错误配置或网络中的恶意攻击，网络中合法根桥有可能会收到优先级更高的RST BPDU

      实现原理：一旦启用Root保护功能的指定端口收到优先级更高的RST BPDU时，端口状态将进入Discarding状态，不再转发报文。在经过一段时间，如果端口一直没有再收到优先级较高的RST BPDU，端口会自动恢复到正常的Forwarding状态。
      
      Root保护功能只能在指定端口上配置生效。

   3. TC-BPDU泛洪保护
      
      场景：黑客在边缘端口接入一台计算机不断伪造和发送TC-BPDU (对于边缘端口来说，不希望收到BPDU报文)
      
      
      
      解决方法1：强制规定该端口为边缘端口，禁止这个端口接收BPDU---》BPDU-protection
      
      解决方法2：(如果允许边缘端口接收BPDU)，黑客想这个端口发送TC-bpdu,在单位时间内，交换设备处理TC-BPDU报文的次数可配置，设备只会处理阈值指定的次数
      
      如果TC-BPDU　超过了阈值设置，交换机将不在对这些TC-BPDU进行处理。

三、RSTP配置实现

1. RSTP配置需求
   
   
   
   如图所示，SWA、SWB和SWC组成了一个环形的交换网络，为了消除环路对网络的影响，故使交换机都运行RSTP，最终将环形网络结构修剪成无环路的树形网络结构。

2. RSTP配置实现

    SWA
    stp enable			开启STP
    stp mode rstp			将模式切换RSTP
    stp root primary		将SWA设为根桥
    SWB
    stp enable			开启STP
    stp mode rstp			将模式切换RSTP
    stp bpdu-protection		开启BPDU保护
    interface GigabitEthernet 0/0/4
    stp edged-port enable		将当前端口配置成边缘端口
    SWC
    stp enable			开启STP
    stp mode rstp			将模式切换RSTP
    stp bpdu-protection		开启BPDU保护
    interface GigabitEthernet 0/0/4
    stp edged-port enable		将当前端口配置成边缘端口
   

3. RSTP配置验证
   
   在SWA上查看生成树信息：