RSTP协议

生成树协议-STP
• 阻塞端口 立刻阻塞，除了BPDU 包之外，不转发任 何数据包，也不学地址
• 转发端口 从listening-learning-forwarding,经过30 秒，才真正转发
快速生成树-RSTP
• 基于IEEE 802.1w协议 • 将许多思科的增强生成树协议的思想融
Hale Waihona Puke 入其中 • 利用网桥到网桥的握手机制来代替计时
快速生成树协议-RSTP
• 在只连接了两个交换端口的点对点链路 中，指定端口只需与下游网桥进行一次 握手就可以无时延地进入转发状态。
•
快速生成树协议-RSTP
• 直接与终端相连而不是和其他网桥相连 的端口定义为边缘端口（Edge Port）。 边缘端口可以直接进入转发状态，不需 要任何延时。
快速生成树-RSTP
• 边缘端口EdgePort 以太网端口的EdgePort属性表示该端口是 否直接或间接连接到其他网桥。如果端 口没有和任何其它网桥的以太网端口相 连，则应该将该端口配置为边缘端口， 这样如果网桥工作在RSTP模式下，该端 口能够直接迁移到Forwarding状态，减少 不必要的迁移时间。
快速生成树-RSTP
的端口 • 如果到根桥端口不止一条，则比较每条
连接的花费 • 如果花费相同，则比较port id.
生成树协议-STP
• 指定端口 • 根桥上的所有端口均为指定端口 • 指定桥上，在存在回路的情况下，花费
低的路径上的端口为指定端口，花费高 的则为非指定端口
生成树协议-STP
• 根端口和指定端口状态为转发 • 非指定端口状态为堵塞
• 生成树和快速生成树的比较 1. 协议版本不同 2. 端口状态转换方式不同 3. BPDU消息报文格式不同 4. 拓扑改变消息的传播方式不同
快速生成树协议-RSTP
• 为根端口和指定端口设置了快速切换用 的替换端口（Alternate Port）和备份端口 （Backup Port）两种角色，当根端口/指 定端口失效的情况下，替换端口/备份端 口就会无时延地进入转发状态。
• 端口状态（阻塞或者转发流量）和端口 作用（是否在拓扑结构中发挥积极作 用）间进行了明确的划分
• 沿袭了根端口和指定端口的定义 • 另外增加了两种新的作用：备份端口和
替代端口
快速生成树协议-RSTP
• 作为一种报文类型，只有STP模式中才会有 TCN报文，RSTP中没有TCN报文，RSTP中代 之以TC置位报文，目前规定用报文的flag域中 的最低一位表示TC置位。TCN报文与TC置为 报文只是STP与RSTP两种模式表示拓扑变化的 不同方式而已，功能上是一样的。
于自身信息比较，确定一个根桥，并将 信息再次广播出去 • 最终整个网络达成一致，出现一个根桥 和若干个指定桥
生成树协议-STP
• 端口三种角色，四种状态 root port -根端口 designated port-指定端口 no-disignated port –非指定端口
生成树协议-STP
• 根端口 • 根端口只出现在指定桥上 • 与根桥直接相连的端口或者到根桥最短
器的功能
快速生成树-RSTP
• 基于IEEE 802.1w协议 • 将许多思科的增强生成树协议的思想融
入其中 • 利用网桥到网桥的握手机制来代替计时
器的功能
快速生成树-RSTP
• 拓扑结构变更只在非边缘端口转为转发 状态的时候发生
• 丢失连接则不会象IEEE802.1d一样引起 拓扑变更
快速生成树-RSTP
（快速）生成树协议
接入网产品部 王莉
生成树协议——STP
我想我永远也不会看到 像一棵树那么优美的图画 树那至关紧要的特性 是无回路的连通 树需要无限的扩展 包才能到达每一个L A N 首先，需要选好树根 指定I D即可选定 从树根开始，计算最小代价的路径 这些路径，就是这棵树的枝条 网络出自我等愚人之手 而桥则发现了一棵生成树
生成树协议——STP
...
4) 网桥选择一个端口（根端口），这个端口给出的路径 是此网桥到根网桥的最佳路径。
5) 选择那些包含在生成树上的端口。这些端口由根端口以 及此网桥成为指定网桥时所在的端口组成。
数据通信就是在生成树的这些端口之间进行发送或 接收，而不会发送到那些不包含在生成树内的端口上。
生成树协议——STP
2s
MaxAge:
20s
ForwardDeleay: 15s
注意： ForwardDelay–2 >= Hello Time
2*(F D-1) >= MaxAge >= 2*(Hello Time+1)
生成树协议——STP
生成树协议——STP
• STP的局限 • 30秒内恢复一个连接，在LAN环境可以
快速生成树-RSTP
• 与传统STP的互操作性 • 能够与传统的生成树协议互操作，但是
会失去802.1w的快速融合优势。
烽火科技—我们的路越走越宽
谢 谢！
—Radia Perlman
二层协议分析——STP
网络回路的形成： Y
广播 FFFFFFFFFFFF
广播
FFFFFFFFFFFF
Z
X
网桥回路
广播
FFFFFFFFFFFF
生成树协议——STP
• 网桥和另一网桥交换信息的协议称为STP(Spanning Tree Protocol,生成树协议)
• 生成树算法的目的是让网桥动态地发现拓扑结构的一 个无回路子集（树），并且保证足够的连通度，以使 得只要物理上可能，每两个L A N之间就存在一条路 径。
• STP 功能参数： Bridge Priority：2字节、值越低，表明优先级越高，越 可能被选择为根网桥
Hello Time：当本交换机被选为根网桥时发送BPDU包的时 间间隔，值越小则增加算法的健壮性，值越大则可降低算 法的费用
Forward Delay：当本交换机被选为根网桥时端口状态切 换时间间隔，该参数的设置是为了阻止网桥在拓扑结构更 新的消息传遍整个网络前就开始收发数据
生成树协议——STP
网桥报文格式： 拓扑结构变化BPDU包
协议标识 版本
报文类型
生成树协议——STP
1) 在所有L A N的网桥中，选出其中的一个作为根网 桥。
2) 计算出这些网桥自己到这个根网桥的最短路径。 3) 对每一个L A N，从位于其上的网桥中选出一个指定
网桥。这个网桥必须是离根网桥最近的那个网桥。指 定网桥负责桥其所在L A N上的包转发给根网桥。 ...
备份端口不参与主动拓扑。
快速生成树-RSTP
• 快速融合 • 目的是尽快将根端口和指定端口转化为
转发状态 • 为防止生成环路，在网桥间采用了明确
的“握手”功能，确保端口作用在网络分 配中的一致性
快速生成树-RSTP
• 不依赖定时器，可以快速传播到网络边 缘，并在拓扑结构更改后迅速恢复连接
• 如果协定并未复制该建议信息，端口会 转换为802.1d模式，并通过传统的听学模 式进入转发状态。
Max Age：判断是否丢弃一个配置报文的时间，值过小则 计算会过于频繁，值过大则不能快速适应新的拓扑结构
生成树协议——STP
• STP 功能参数： Path Cost：参与STP计算的端口的路径开销
Port Priority：1字节、参与STP计算的端口的优先级
802.1D协议推荐值：
Hello Time:
接受，但目前以太网络有更多的实时应 用，语音/视频等，30秒不可忍受。 • RSTP应运而生
生成树协议-STP
• 协议主要工作流程 • （1）确定网桥角色 • （2）确定端口角色和状态
生成树协议-STP
• 桥有两种角色-根桥和指定桥 • 默认自己总是根桥，并通过BPDU包发送
出去，传播到整个网络 • 接收到BPDU包后，则会将BPDU包信息
•
快速生成树-RSTP
• 备份端口-用于指定端口到生成树树叶的 备份。仅在到共享LAN网段有2个或者2 个以上连接
• 替代端口-提供了替代当前根端口所提供 路径，到根网桥的路径
快速生成树-RSTP
• 端口状态 • （1）转发 • （2）放弃 • （3）学习 • 根和指定端口参与到拓扑中，而替代和
• 提供了网络动态冗余切换机制、自动激活备份线路 • 生成树算法的基本思想是，让网桥彼此之间传递特殊
的消息，使它们能计算生成树。 • 相关协议 802.1D
生成树协议——STP
网桥报文格式： 配置BPDU包
协议标识 版本
报文类型 FLAG 根ID
到根的路径费用 网桥ID 端口ID
报文生存期 最大生存期 Hello时间 发送时延