生成树协议STP和快速生成树协议RSTP的配置及原理
Cisco-快速生成树协议RSTP-协议原理及配置
1、生成树协议的主要功能有两个：一是在利用生成树算法、在以太网络中，创立一个以某台交换机的某个端口为根的生成树，防止环路。
二是在以太网络拓扑发生变化时，通过生成树协议到达收敛保护的目的。
2、根网桥的选择流程：〔1〕第一次启动交换机时，自己假定是根网桥，发出 BPDU 报文宣告。
〔2〕每一个交换机分析报文，根据网桥 ID 选择根网桥，网桥 ID 小的将成为根网桥〔先比拟网桥优先级，如果相等，再比拟 MAC 地址〕。
〔3〕经过一段时间，生成树收敛，所有交换机都允许某网桥是根网桥。
〔4〕假设有网桥 ID 值更小的交换机参加，它首先通告自己为根网桥。
其它交换机比拟后，将它当做新的根网桥而记录下来。
3、RSTP 协议原理STP 并非已经淘汰不用，实际上不少厂家目前还仅支持STP。
STP 的最大缺点就是他的收敛时间太长，对于现在网络要求靠可靠性来说，这是不允许的，快速生成树的目的就是加快以太网环路故障收敛的速度。
STP 定义了 4 种不同的端口状态，监听〔Listening〕，学习〔Learning〕，阻断〔Blocking〕和转发〔Forwarding〕，其端口状态表现为在网络拓扑中端口状态混合〔阻断或者转发〕，在拓扑中的角色〔根端口、指定端口等等〕。
在操作上看，阻断状态和监听状态没有区别，都是丢弃数据帧而且不学习 MAC 地址，在转发状态下，无法知道该端口是根端口还是指定端口。
RSTP 有五种端口类型。
根端口和指定端口这两个角色在 RSTP 中被保存，阻断端口分成备份和替换端口角色。
生成树算法〔STA〕使用 BPDU 来决定端口的角色，端口类型也是通过比拟端口中保存的 BPDUB 来确定哪个比其他的更优先。
1〕根端口：非根桥收到最优的 BPDU 配置信息的端口为根端口，即到根桥开消最小的端口，这点和 STP 一样。
请注意图 8-16 上方的交换机，根桥没有根端口。
按照 STP 的选择根端口的原那末， SW-1 和 SW-2 和根连接的端口为根端口。
快速生成树rstp配置实验总结
快速生成树rstp配置实验总结快速生成树（Rapid Spanning Tree Protocol，RSTP）是一种用于构建以太网的冗余拓扑的协议。
它是IEEE 802.1w标准中定义的一种快速生成树协议，相对于传统的生成树协议STP（Spanning Tree Protocol），RSTP具有更快的收敛时间和更高的效率。
在进行RSTP配置实验之前，首先需要了解RSTP的基本原理和工作方式。
RSTP通过选择一个主端口和备用端口来构建快速生成树，主端口用于转发数据，备用端口则处于阻塞状态以备份主端口。
当主端口发生故障或链路出现变化时，备用端口会迅速切换为主端口，以保证网络的连通性和冗余。
RSTP通过发送BPDU（Bridge Protocol Data Unit）消息来交换拓扑信息，并利用端口优先级和端口状态来选择主备端口。
在实际配置过程中，首先需要确保网络中的所有交换机都支持RSTP 协议。
然后，通过登录交换机的管理界面或命令行界面，进入交换机的配置模式。
接下来，按照以下步骤进行RSTP配置：1. 配置全局RSTP参数：设置全局RSTP参数，包括优先级、Hello 时间和最大转发延迟等。
优先级用于选择根交换机，Hello时间用于控制BPDU消息的发送频率，最大转发延迟用于控制端口状态的转换速度。
2. 配置端口RSTP参数：对每个端口进行RSTP参数的配置，包括端口优先级、端口类型和端口状态等。
端口优先级用于选择主备端口，端口类型可以设置为指定端口、非指定端口或备用端口，端口状态可以设置为指定端口、非指定端口、备用端口、阻塞端口或禁用端口。
3. 配置RSTP实例：将交换机的端口划分为多个RSTP实例，可以根据网络的需求进行相应的配置。
每个RSTP实例都有一个唯一的标识符，用于区分不同的实例。
4. 配置RSTP根交换机：选择一个交换机作为RSTP的根交换机，根交换机具有最高的优先级，负责控制整个网络的拓扑。
RSTP协议解析快速生成树协议的工作原理与性能优化
RSTP协议解析快速生成树协议的工作原理与性能优化RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol），即快速生成树协议，是一种网络协议，用于在以太网网络中构建一个无环的拓扑结构，以避免数据包的循环传输。
本文将对RSTP协议的工作原理进行解析，并探讨如何优化性能。
一、RSTP协议的工作原理RSTP协议基于STP（Spanning Tree Protocol）协议，并作出了一些改进。
它通过端口状态的转换来快速收敛网络，并在拓扑发生改变时进行快速重新计算生成树。
RSTP协议中的端口状态包括以下几种：1. Disabled：端口被禁用，不参与生成树计算；2. Blocking：端口阻塞，不转发数据帧，但仍接收BPDU（Bridge Protocol Data Units）；3. Listening：端口监听，不转发数据帧，但接收BPDU，并进行协议的交互；4. Learning：端口学习，不转发数据帧，但接收BPDU，并记录MAC地址到端口的映射关系；5. Forwarding：端口转发，转发数据帧。
RSTP协议中使用的BPDU消息包含以下信息：1. Root ID：根桥的标识，由优先级和MAC地址组成；2. Bridge ID：交换机的标识，由优先级和MAC地址组成；3. Path Cost：路径开销，用于计算生成树；4. Port ID：端口的标识，用于在交换机上唯一标识端口。
RSTP协议的工作原理大致分为以下几个步骤：1. 选举根桥：交换机发送BPDU消息，根据Root ID和Bridge ID进行选举，选出拓扑中的根桥；2. 选举指定端口：交换机的端口根据BPDU消息中的Path Cost和Port ID进行选择，选出指定端口；3. 计算生成树：交换机根据根桥和指定端口信息生成生成树，将端口状态转换为相应的状态；4. 收敛网络：当拓扑发生改变时，交换机进行快速重新计算生成树，以保证网络的正常运行。
STP&RSTP技术原理
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生成树基本计算过程－选举根交换机
Root Bridge SWA 32768.00e0-fc16-ee43
LANA SWB 32768. 00e0-fc41-4259 LANC
LANB SWC 32768. 00e0-fc41-43b9
LAND
LANE
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生成树基本计算过程－选举非根交换机的根端口
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为什么引入生成树协议
LAN D
LAN A
ROOT
LAN B LAN E
LAN C
通过阻断冗余链路来消除桥接网络中可能存在的路径回环 当前活动路径发生故障时激活冗余备份链路恢复网络连通性
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IEEE 802.1D STP
基本思路：阻断 一些接口，形成 无环路的转发数 实现：交换机发 送BPDU，协商阻 断哪些接口
Fa0/1 RP
想想下一步是什么？
Let’s go
第四步（共五步）：选择需要阻塞的端口 如图所示
DP Fa0/1 在一个交换网络中，所有非指定端口DP DP 都将被阻塞，所以： Fa0/3 交换机B的fa0/4 fa0/2 fa0/3将被阻塞， 100M 交换机C的fa0/4 将被阻塞 RP 交换机D的fa0/4将被阻塞 Fa0/2
如何计算STP Path Cost
• Path Cost的两种定义标准
Speed 10Mbps Link type Half Duplex Full Duplex Aggregated link 100Mbps Half Duplex Full Duplex Aggregated Link 1000Mbps Full Duplex Aggregated Link 802.1D cost 100 95 90 19 18 15 4 3
STP,RSTP,MSTP生成树协议培训
STP,RSTP,MSTP⽣成树协议培训⽣成树协议(Spanning Tree Protocol)⼀、基本含义⽣成树是⼀个交换⽹络中检测交消除冗余链路以防⽌出现⼆层循环的⼀个协议。
如果不运⾏STP，帧有可能会在⽹络中循环发送，流量极剧升⾼，最后使整个⽹络彻底瘫痪。
STP最初是⼀个较慢的基于软件实现的⼀个桥接规范(IEEE802.1D)，现在已经是⼀个相当成熟的协议了，可以在⼀个具有多VLAN、⼤量交换机、多⼚商的复杂环境中很好的实施。
⼆、运⾏机制具有最低的桥ID(BID)的交换机每个VLAN的根桥(root bridge)，BID由桥优先级和交换机的MAC地址组成。
最初，所有的交换出都将发出包括⾃⼰BID及到达⾃⼰的路径代价(path cost)在内的桥接协议数据单元(BPDUs)，这样就可以检测出root bridge和到达root bridge的最⼩代价的路径，从root bridge发出的BPDUs中包含的附加设置将覆盖交换机的本地配置，这样整个⽹络就使⽤⼀个⼀致的时钟。
⽹络拓朴将按照下述步骤进⾏收敛：1．在整个⽣成树域中选举出⼀个唯⼀的root bridge；2．在每个⾮root bridge的交换机上选举出⼀个root端⼝(⾯向root bridge)；3．在每⼀段中选举出⼀个designated端⼝⽤于转发BPDU；4．⾮designated端⼝切换到block状态。
基本的计时器缺省值(秒)、名称和功能：1．Hello 控制发送BPDU，缺省值为2。
2．Forward Delay (Fwddelay) 控制在listening和learning状态下引起拓朴改变的进程，缺省值为15。
3．Maxage 控制交换机为当前拓朴选择⼀个候选路径的时间，maxage 超时后，交换机将从处于Blocking状态的端⼝中选择⼀个新的root端⼝，如果没有blooking端⼝可⽤，它将在指定端⼝上声称⾃⼰将成为root bridge，缺省值为20。
stp rstp 白皮书
stp rstp白皮书
STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）和RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议）都是网络中用于防止环路并确保冗余路径不导致数据包洪泛的协议。
1.STP（生成树协议）：
-STP是一种用于生成树拓扑的协议，最早定义在IEEE802.1D标准中。
-STP通过选择一条树状路径，将网络中的冗余路径阻塞，以防止环路的发生。
在拓扑变化时，STP需要一段时间来重新计算生成树，因此收敛速度相对较慢。
2.RSTP（快速生成树协议）：
-RSTP是对STP的改进，旨在提高网络收敛速度。
-RSTP引入了诸多优化机制，包括端口角色的转变、不同类型的BPDU（Bridge Protocol Data Unit）的使用、更快的端口收敛等。
这些改进使得RSTP能够更快地适应网络拓扑的变化，减少了网络在故障恢复时的收敛时间。
总体而言，RSTP是STP的一个改进版本，通过减少冗余计算和引入一些优化来提高网络收敛速度。
网络管理员可以选择使用STP或RSTP，具体取决于网络的需求和设备的支持。
更多详细信息可以查阅相关的IEEE802.1D和802.1w标准文档，这些文档包含了STP和RSTP的技术细节。
STP生成树原理和配置
STP生成树原理和配置STP（Spanning Tree Protocol）是生成树协议的英文缩写。
该协议可应用于环路网络，通过一定的算法实现路径冗余，同时将环路网络修剪成无环路的树型网络，从而避免报文在环路网络中的增生和无限循环。
STP的基本原理是，通过在交换机之间传递一种特殊的协议报文（在IEEE 802.1D中这种协议报文被称为“配置消息”）来确定网络的拓扑结构。
配置消息中包含了足够的信息来保证交换机完成生成树计算。
生成树协议STP/RSTP1. 技术原理：STP的基本思想就是生成“一棵树”，树的根是一个称为根桥的交换机，根据设置不同，不同的交换机会被选为根桥，但任意时刻只能有一个根桥。
由根桥开始，逐级形成一棵树，根桥定时发送配置报文，非根桥接收配置报文并转发，如果某台交换机能够从两个以上的端口接收到配置报文，则说明从该交换机到根有不止一条路径，便构成了循环回路，此时交换机根据端口的配置选出一个端口并把其他的端口阻塞，消除循环。
当某个端口长时间不能接收到配置报文的时候，交换机认为端口的配置超时，网络拓扑可能已经改变，此时重新计算网络拓扑，重新生成一棵树。
2. 功能介绍：生成树协议最主要的应用是为了避免局域网中的网络环回，解决成环以太网网络的“广播风暴”问题，从某种意义上说是一种网络保护技术，可以消除由于失误或者意外带来的循环连接。
STP也提供了为网络提供备份连接的可能，可与SDH保护配合构成以太环网的双重保护。
新型以太单板支持符合ITU-T 802.1d标准的生成树协议STP及802.1w规定的快速生成树协议RSTP，收敛速度可达到1s。
但是，由于协议机制本身的局限，STP保护速度慢（即使是1s的收敛速度也无法满足电信级的要求），如果在城域网内部运用STP技术，用户网络的动荡会引起运营商网络的动荡。
目前在MSTP 组成环网中，由于SDH保护倒换时间比STP协议收敛时间快的多，系统采用依然是SDH MS-SPRING或SNCP，一般倒换时间在50ms以内。
STP&RSTP技术原理
本章通过回顾交换机的工作过程，了解交换网络中的环路引起的问题，理解为什么要使用STP（生成树协议）。
交换机基于MAC地址表进行转发，MAC地址表是目的MAC地址和目的端口的对应关系。
1：假设PCA向PCB发送一个数据帧，此数据帧的目的MAC地址设置为PCB的MAC地址00-0D-56-BF-88-20，交换机SWA接收到此数据帧之后，需要查找MAC地址表，根据MAC地址表中的记录，将数据帧从E0/3口向外转发。
交换机在转发数据帧的时候，对数据帧不做任何修改，如果交换机接收到的是一个广播数据帧，则向所有端口转发。
2：交换机SWB接收到了此数据帧之后，查找MAC地址表，根据MAC地址表中的记录，将数据从E0/6端口上转发出去，此次转发仍然不会对数据帧做任何修改。
3：PCB接收到数据帧之后，查看目的MAC地址，由于目的MAC地址为接收者本身，所以PCB处理此数据帧并上送上层协议处理数据帧所携带的数据。
如果交换机从一个端口上接收到的是一个广播数据帧，则向所有其它端口转发，而且交换机在转发数据帧的时候，对数据帧不做任何修改，因此，如果交换网络中有环路，则广播帧会被无限期的转发，形成广播风暴。
交换机根据MAC地址表转发，但是MAC地址表在交换机启动时是空的，交换机有一个学习MAC地址表的过程。
交换机是根据接收到的数据帧的源地址和接收端口的对应关系学习MAC 地址表的。
1：假设PCA向PCB发送一个数据帧。
在此数据帧中，目的MAC地址是PCB的MAC地址00-0D-56-BF-88-20，源地址是PCA的MAC地址00-0D-56-BF-88-10。
当交换机SWA收到此数据帧之后，检查数据帧的源地址，并将源地址和接收端口的对应关系添加到MAC地址表中，形成目的地址和目的端口的对应关系。
2：交换机SWB收到此数据帧之后，同样将源地址的接收端口的对应关系添加到MAC地址表中，形成一个MAC地址表项。
3：PCB收到数据帧之后，处理数据帧。
第4章 生成树协议 Packet Tracer实训入门教程-思科CCNA模拟器
第4章 生成树协议
杨秀成
生成树协议
一、生成树协议STP配置 二、快速生成树协议RSTP配置 三、多生成树协议MSTP配置
Packet Tracer实训入门教程
杨秀成
一、生成树协议STP配置
1、实验背景 将两条链路把交换机互连，提高网络可靠性。 2、实验原理 （1）根桥（Root Bridge）；（2）根端口（Root Port）；（3）指定端口（Designate Port）；（4）备份端口（Alternate Port）--闭塞状态； （5）BPDU（桥协议数据单元）--选举规则 （6）桥ID（Bridge ID）；（7）路径开销（Path Cost）
//配置RSTP
Packet Tracer实训入门教程
杨秀成
三、多生成树协议MSTP配置
1、概念
多生成树协议（ Multiple Spanning Tree Protocol ），允许一个交换环境中运行多 个生成树，每个生成树称为一个实例，MSTP将路由环路网络修剪成一个无环的树形网络， 避免广播风暴的产生，同时还提供了数据转发的多个冗余路径，在数据转发过程中实现 VLAN数据的负载均衡，MSTP还兼容STP和RSTP。
2、基本思想
基于实例（Instance）计算出多棵生成树，每个实例都会生成自己的生成树，并且每 个实例可以包含一个或多个VLAN，每一个VLAN只能映射到一个实例。交换机可以通过配置 多个实例，实现不同VLAN组之间的负载分担。
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杨秀成
协议版本号为0x02 类型为0x02 使用Flags字段的全部8位 最后增加了Versionl Length字段
rstp 协议 原理
rstp 协议原理RSTP协议原理RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议）是一种用于构建网络拓扑的协议，它是STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）的改进版本。
RSTP协议通过快速收敛的方式，提供了更快的网络恢复速度和更高的网络可靠性。
RSTP协议的主要原理是通过端口状态的变化来实现快速收敛。
在STP中，当网络拓扑发生变化时，需要等待一段时间（通常为30秒）才能完成重新计算生成树。
而RSTP协议引入了端口状态的概念，将端口分为指定端口（Designated Port）、根端口（Root Port）、非指定端口（Non-Designated Port）等几种状态，从而实现了更快的收敛。
RSTP协议的工作原理如下：1.选举根桥：网络中的所有交换机首先通过比较桥优先级和桥MAC 地址来选举出一个根桥。
选举规则是优先级越低、MAC地址越小的交换机越有可能成为根桥。
2.选举根端口：每个交换机都通过比较到达根桥的路径成本来选举根端口。
路径成本是根据链路带宽计算得出的，带宽越大，路径成本越低，优先级越高。
选举规则是路径成本越低的端口越有可能成为根端口。
3.选举指定端口：在每个交换机上，除了根端口外，还会选举出一个或多个指定端口。
指定端口是指与根桥相连的最短路径上的端口。
选举规则是路径成本越低的端口越有可能成为指定端口。
4.选举非指定端口：在每个交换机上，除了根端口和指定端口外，剩下的端口都被称为非指定端口。
非指定端口是指与根桥相连的非最短路径上的端口。
非指定端口的存在是为了避免网络出现环路。
5.端口状态转换：当网络中的拓扑发生变化时，RSTP协议会根据端口的状态进行相应的转换。
当一个端口的状态发生变化时，RSTP协议会通过发送BPDU（Bridge Protocol Data Unit）消息来通知其他交换机。
其他交换机收到BPDU消息后，会根据收到的信息更新自己的端口状态，从而实现快速收敛。
生成树协议原理及配置
•
•
100M
100M
STP算法的过程——选择根端口（一）
根交换机A发送Root path cost=0的BPDU，B从port1收到后将port1端口的路 径耗费值与收到的BPDU的Root path cost相加，得到的值作为B发给其它端口 BPDU的Root path cost值
12bit全0=步进值4096
STP算法的过程
– 第一步，需要选举出一个根交换机，达 到全网公认某台交换机是根交换机。
Root
STP算法的过程——选举根交换机（一）
启动时，所有交换机假定自己就是根交换机，发出的BPDU中Root ID=Bridge ID。
Bridge ID=32768.0000-0000-0001 Root ID=32768.0000-0000-0001 Bridge ID=32768.0000-0000-0003 Root ID=32768.0000-0000-0003 BPDU
Root
A
Port1
B
Port2
（RP） Port1 0+19=19
Port2 19+19=38 19＜38
C
STP算法的过程
– 第三步，选择指定端口（Designated Port），所有物理网段 都会选出到根交换机最近的端口为指定端口。 三个网段将会 选出三个DP。
Root
DP
网段1
树产生的背景 STP、RSTP协议原理
桥接协议数据单元（BPDU）
STP算法的过程 STP存在的问题以及RSTP的出现
MSTP协议原理 生成树配置和排错
BPDU（bridge protocol data unit）
stp和rstp解读
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生成树基本计算过程－选举根交换机
Root Bridge SWA 32768.00e0-fc16-ee43
LANA SWB 32768. 00e0-fc41-4259
LANB SWC
LANC
32768. 00e0-fc41-43b9
LAND
LANE
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第1章 环路引起的问题 第2章 生成树基本计算过程 第3章 配置BPDU
第4章 RSTP原理与配置
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交换机转发流程回顾
PCA 1 SWA
目的MAC地址 00-0D-56-BF-88-10 00-0D-56-BF-88-20 ..... ..... 目的端口 E0/2 E0/3 ..... .....
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学习完此课程，您将会： 描述STP生成树基本计算过程 描述配置BPDU在计算过程中的作用 描述RSTP的基本计算过程
描述RSTP端口状态的迁移
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00-0D-56-BF-88-10
E0/2 E0/3 2 E0/5 3
目的MAC地址
目的端口 E0/5 E0/6 ..... .....
E0/6
PCB 00-0D-56-BF-88-20
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STP生成树理论,stp,rstp,mstp,pvst,pvst+比较
接下来则要在所有非根网桥上选举出根端口。所谓的根端口，就是从非根网桥到达根网桥的最短路径上的端口，即根路径成本最小的端口。选举根端口的一句顺序如下：
根路径成本最小。
发送网桥ID最小。
发送端口ID最小。
如果一台非根交换机到达根网桥的多条根路径的成本相同，则比较从不同的根路径所收到BPDU中的发送网桥ID，那个端口收到的BPDU中发送网桥ID较小，则那个端口为根端口；如果发送网桥ID也相同，则比较这些BPDU中的端口ID，那个端口收到的BPDU中端口ID较小，则哪个端口为根端口
网桥ID
使用STP时，拥有最低网桥ID的交换机将成为根网桥
网桥ID共8字节，由2字节的优先级和6字节的网桥MAC地址组成。
网桥的优先级是从0~65535的数字，默认值是32768（0x8000）。优先级最低的网桥将成为根网桥。如果根网桥优先级相同，则比较网桥的MAC地址，具有最低MAC地址的交换机或网桥将成为根网桥。
2、RSTP（802.1w）
RSTP的出现解决了延时的问题，它的收敛速度很快，当然CISCO也针对这种技术推出了自已的RPVST+技术。RSTP在STP基础上额外定义了两种port role（注意这里的概念，端口角色），分别是alternate与backup。另外重新规定了port state（端口状态），分别为discarding、Learning、Forwarding.
STP算法：
根路径成本
根路径成本（开销）是网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和，自适应的路径开销
链路带宽 成本（修订前） 成本（修订后）
10Gbps 1 2
1000Mbps 1 4
生成树配置实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解生成树协议（STP）的工作原理和配置方法。
2. 掌握STP在解决网络环路问题中的应用。
3. 学会使用Wireshark抓包软件分析STP协议数据包。
二、实验环境1. 软件环境：Windows 10操作系统，Cisco Packet Tracer 8.0仿真软件。
2. 硬件环境：2台2960交换机，2台PC机，直通线若干。
三、实验原理生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）是一种工作在OSI网络模型数据链路层的通信协议，用于防止网络环路，确保以太网中无环路的逻辑拓扑结构。
STP 通过传递网桥协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit，BPDU）来确定网络的拓扑结构，并根据计算出的生成树实现链路备份和路径最优化。
STP协议主要涉及以下概念：1. 根桥（Root Bridge）：整个网络中桥接设备中优先级最高的设备，负责生成树的构建。
2. 根端口（Root Port）：每个交换机连接到根桥的端口，负责转发数据包。
3. 指定端口（Designated Port）：每个网段连接到根桥的端口，负责转发该网段的数据包。
4. 非根端口（Non-Root Port）：除了根端口和指定端口之外的所有端口，负责转发数据包。
5. 端口状态：阻塞、监听、学习、转发、阻塞（非根端口）等状态，用于控制数据包的转发。
四、实验步骤1. 连接设备：将2台2960交换机和2台PC机用直通线连接。
2. 配置PC IP地址：在PC1和PC2上分别配置IP地址、子网掩码和默认网关，确保它们属于同一子网。
3. 配置交换机S1：- 设置交换机S1的主机名为S1。
- 进入接口配置模式，配置端口0/1-2为Access模式，并分配VLAN 2。
- 进入全局配置模式，启用生成树协议，设置交换机S1为根桥。
4. 配置交换机S2：- 设置交换机S2的主机名为S2。
- 进入接口配置模式，配置端口0/1-2为Access模式，并分配VLAN 2。
快速stp的工作原理
快速stp的工作原理快速生成树协议（Rapid Spanning Tree Protocol，RSTP）是一种基于快速交换的网络通信协议，用于在计算机网络中自动构建冗余链接并建立冗余路径，以确保数据传输的可靠性和高效性。
RSTP工作原理如下：1. 状态机: RSTP使用状态机来实现冗余路径的建立和维护。
每个端口拥有一个状态机，通过发送和接收控制帧来改变端口状态。
状态机有以下几种状态：- Disabled：端口完全关闭，不发送或接收数据帧。
- Blocking：端口接收配置信息并发送BPDU帧以及其他控制帧。
- Listening：端口准备接收数据帧，并发送BPDU帧以及其他控制帧。
- Learning：端口学习网络拓扑并更新端口的转发数据库。
- Forwarding：端口开始转发数据帧。
2. 快速收敛：RSTP通过减少网络链路从一个状态到另一个状态的切换时间，实现快速收敛。
当网络链路发生故障时，RSTP通过BPDU（Bridge Protocol Data Unit）帧的发送和接收来通知网络中其他设备进行相应的调整。
在RSTP中，BPDU帧包含以下信息：- 优先级：用于确定根桥和端口的优先级。
- 根路径成本：从根桥到当前桥的路径成本。
- 桥优先级：用于比较不同桥之间的优先级。
- 桥ID：用于唯一标识桥。
- 端口优先级：用于比较不同端口之间的优先级。
- 端口状态：用于确定端口的状态。
当网络链路发生变化时，RSTP通过计算根桥和端口的优先级，选择最佳路径，并重新计算转发数据库。
3. 快速端口转发：RSTP以快速速度确定最佳路径，并将端口从阻塞状态切换到转发状态。
RSTP使用以下机制来确保快速端口转发：- Port Cost：每个端口根据链路带宽设置一个成本值，选择成本最低的端口作为转发端口。
- Port Priority：每个端口都有一个优先级，优先级越高的端口越可能成为转发端口。
- Hello Time：通过减少发送Hello消息的时间间隔，来更快地检测端口状态的改变。
任务2.8 快速生成树协议RSTP配置
Ø快速生成树协议RSTPØRSTP保护功能ØRSTP配置流程ØRSTP配置命令•生成树协议STP可以消除环路，但在网络拓扑变化时，收敛速度慢，会影响通信的时效性。
快速生成树协议RSTP（IEEE802.1w）在STP基础上进行了改进，实现了网络拓扑的快速收敛。
同时RSTP又提供了多种保护功能，以保障运行环境的稳定。
•本次任务主要介绍快速生成树协议RSTP的收敛机制及保护功能。
（1）端口角色及状态Ø端口角色：RSTP协议定义了四种端口角色：根端口、指定端口、Alternate端口（替代端口）和Backup端口（备份端口）。
Ø根端口、指定端口的作用与STP协议中定义的根端口、指定端口的作用相同。
ØAlternate端口提供了从指定交换机到根桥的另一条可切换路径，即为根端口的备份。
ØBackup端口提供了另一条从根桥到相应网段的备份通路，作为指定端口的备份。
Ø端口状态：RSTP定义了3种端口状态。
RSTP端口角色端口状态说明Learning端口不转发用户流量但是学习MAC地址Forwarding端口既转发用户流量又学习MAC地址Discarding端口既不转发用户流量也不学习MAC地址RSTP端口状态（2）收敛机制ØProposal/Agreement机制：加快了上游端口转到Forwarding状态的速度。
示例中P/A机制的工作过程如下：•S1选举为根桥，p1为指定端口，S2的p1为根端口。
•S1的p1进入丢弃状态，并向S2发送proposal置位的BPDU。
S2接收后，各端口进行同步变量置位。
将下游指定端口p2迁移到丢弃状态，替代端口、边缘端口状态不变。
•S2根端口进入转发状态，向S1发送Agreement置位的回应BPDU，S1确认为后，p1口立即进入转发状态。
•P/A协商机制继续在S2和S3之间进行，直到网络边缘。
生成树协议STP、RSTP、MSTP
三、 RSTP 的端口状态与端口角色
端口角色： Root prot：根端口 Designed port：指定端口 Alternative port：后备端口 Alternate port角色和Backup port角色对应于802.1d中的blocking状态。“阻塞端口” （blocked port）被定义为“不是指定端口也不是根端口”。在某segment上，某端 口只所以是“阻塞端口”，是因为它从该segment上收到了更好的BPDU（相对于它 自己发出的BPDU而言）。为了使“阻塞端口”能够保持“阻塞状态”，阻塞端口必须 能收到更好的BPDU。Alternate port是因为从其它交换机上收到了更好BPDU从而 处于阻塞状态的端口.
源 Mac：发送 BPDU 的交换机背板 Mac 地址
TCN‐BPDU：感知网络拓扑变化的交换机产生，由根端口发出去，发往根网桥， 用来加快 Mac 表的收敛，时间为 15s，比 Mac 表自身的更新时间 300s 快。 配置 BPDU：只有根网桥才能发送配置 BPDU STP 核心算法： 确定最小的根网桥 ID：选举根网桥 确定最小的根路径开销：选举根端口、指定端口 确定最小的发送网桥 ID 确定最小的端口 ID 带宽大的的作为主链路，带宽小的作为备份链路
详解生成树协议STP RSTP
详解生成树协议STP/RSTP生成树协议是一种二层管理协议，它通过有选择性地阻塞网络冗余链路来达到消除网络二层环路的目的，同时具备链路的备份功能。
生成树协议和其他协议一样，是随着网络的不断发展而不断更新换代的。
“生成树协议”是一个广义的概念，并不是特指IEEE 802.1D中定义的STP协议，而是包括STP以及各种在STP基础上经过改进了的生成树协议。
STP/RSTP在网络发展初期，透明网桥的运用。
它比只会放大和广播信号的集线器聪明得多。
它的学习能力是把发向它的数据帧的源MAC地址和端口号记录下来，下次碰到这个目的MAC 地址的报文就只从记录中的端口号发送出去，除非目的MAC地址没有记录在案或者目的MAC地址本身就是多播地址才会向所有端口发送。
通过透明网桥，不同的局域网之间可以实现互通，网络可操作的范围得以扩大，而且由于透明网桥具备MAC地址学习功能而不会像Hub那样造成网络报文冲撞泛滥。
透明网桥也有它的缺陷，它的缺陷就在于它的透明传输。
透明网桥并不能像路由器那样知道报文可以经过多少次转发，一旦网络存在环路就会造成报文在环路内不断循环和增生，出现广播风暴。
为了解决这一问题，后来提出了生成树协议。
STP协议中定义了根桥（RootBridge）、根端口（RootPort）、指定端口（DesignatedPort）、路径开销（PathCost）等概念，目的就在于通过构造一棵自然树的方法达到裁剪冗余环路的目的，同时实现链路备份和路径最优化。
用于构造这棵树的算法称为生成树算法SPA （Spanning TreeAlgorithm）。
要实现这些功能，网桥之间必须要进行一些信息的交流，这些信息交流单元就称为配置消息BPDU（BridgeProtocol Data Unit）。
STP BPDU是一种二层报文，目的MAC是多播地址01-80-C2-00-00-00，所有支持STP协议的网桥都会接收并处理收到的BPDU报文。
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生成树协议STP和快速生成树协议RSTP的配置及原理
生成树协议STP和快速生成树协议RSTP：
生成树协议的由来：由于网络中会存在单点故障而导致网络无法访问，系统瘫痪，因此在网络中提供冗余链路即引入备份链路来解决单点故障问题，但是------这样做的好处是：减少单点故障，增加网络可靠性；缺点是：产生交换环路，会导致广播风暴、多帧复制、MAC地址表抖动。
因此生成树协议是为了提供冗余链路，解决环路问题（作用）。
生成树协议的原理：使冗余端口置于“阻塞状态”；网络中的计算机在通信时，只有一条链路生效；当原本的链路出现故障时，将处于“阻塞状态”的端口重新打开，从而确保网络连接稳定可靠。
实验目的：使网络在有冗余链路的情况下避免环路的产生，避免广播风暴等
实验拓扑：
配置过程：（此实验需要先配置再连线，只能在真实机上做）
生成树协议STP：
1.开启生成树协议：（A和B同）
switchA#configure terminal 进入全局配置模式
switchA(config)#spanning-tree 开启生成树协议
2.设置生成树模式：（A和B同）
switchA(config)#spanning-treemode stp ！设置生成树模式为STP（802.1D）验证测试：验证生成树协议模式为802.1D
3.验证生成树协议已经开启：（A和B同）
switchA#showspanning-tree ！显示交换机生成树的状态
switchA#showspanning-tree interface fastEthernet 0/1 ！显示交换机接口fastethernet0/1的状态
switchA#showspanning-tree interface fastEthernet 0/2 ！显示交换机接口fastethernet0/2的状态
4.测试结果：
C:\Users\pdsu>ping -t192.168.10.1
正在Ping192.168.10.1 具有32 字节的数据:
请求超时。
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=3ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
请求超时。
-------------------此处是当拔掉没有阻塞端口的链路的结果请求超时。
请求超时。
请求超时。
来自192.168.10.2 的回复: 无法访问目标主机。
请求超时。
请求超时。
请求超时。
请求超时。
请求超时。
请求超时。
请求超时。
请求超时。
请求超时。
请求超时。
请求超时。
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64 192.168.10.1 的Ping 统计信息:
数据包: 已发送= 53，已接收= 37，丢失= 16 (30% 丢失)，往返行程的估计时间(以毫秒为单位):
最短= 1ms，最长= 3ms，平均= 1ms
快速生成树协议RSTP：
设置为RSTP模式：
SwitchB#configureTerminal
Enter configurationcommands, one per line. End with CNTL/Z. SwitchB(config)#spanning-tree
2017-09-2619:02:56 @5-CONFIG:Configured fromoutband SwitchB(config)#spanning-treemode rstp
2017-09-2619:03:05 @5-CONFIG:Configured fromoutband
显示结果：
SwitchB#showspanning-tree
SwitchB#showspanning-tree interface fastEthernet 0/1
SwitchB#showspanning-tree interface fastEthernet 0/2
测试结果：
C:\Users\pdsu>ping -t192.168.10.1
正在Ping192.168.10.1 具有32 字节的数据:
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=3ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
请求超时。
-------------------此处是当拔掉没有阻塞端口的链路的结果来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
来自192.168.10.1 的回复: 字节=32 时间=1ms TTL=64
192.168.10.1 的Ping 统计信息:
数据包: 已发送= 37，已接收= 36，丢失= 1 (2% 丢失)，
往返行程的估计时间(以毫秒为单位):
最短= 1ms，最长= 3ms，平均= 1ms
小结：从测试结果可以看出在当原来的链路出现故障时，快速生成树协议连接上网络的速度更快。
补充：
广播风暴：广播信息在网络中不停地转发，直至导致交换机出现超负荷运转，最终耗尽所有宽带资源、阻塞全网通信。
多帧复制：单播的数据帧被多次复制传送到目的站点
MAC地址表抖动：由于相同帧的拷贝在交换机的不同端口上被接收而引起的MAC地址表不稳定。