网络技术 计算机网络概述 3 使用RSTP实现网络的快速收敛.docVIP

本章主题为RSTP技术，包括以下内容： RSTP端口状态与角色 RSTP快速过渡机制 RSTP拓扑变更机制 RSTP兼容性 配置RSTP 第3章 使用RSTP实现网络的快速收敛 在上一章中我们介绍了STP技术能够很好地解决交换网络中的桥接环路问题，并且在网络拓扑发生变化时能够实现链路的冗余。但是我们从STP端口状态的转换可以看到，在参与生成树计算的一个端口，从阻塞状态开始中间需要经过监听状态和学习状态后才能进入转发状态，这个过程所消耗的时间是30~50s。在早期的网络中，这个收敛时间是可以接受的。但随着人们对网络的依赖越来越强，更多的业务依靠网络来开展，30~50的收敛时间对很多应用来说是无法忍受的。在三层网络中，OSPF（Open Shortest Path Fisrt，开放式最短路径优先）这样的动态路由协议大约可以在1s的时间内就实现网络的收敛。 IEEE 802.1w RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议）对于STP技术的改进主要在于缩短网络的收敛时间。RSTP的收敛时间最快可以达到1s以内。同时，RSTP具有向下兼容的特性，如果网络中部分交换机运行STP，那么运行RSTP的交换机会自动以STP方式运行，同时网络在收敛时间上也不具有RSTP的优点。 3.1 RSTP端口状态与角色 3.1.1 和STP不一样，在RSTP中，端口状态只有三种：丢弃状态（Discarding）、学习状态（Learning）、转发状态（Forwarding）。由于在STP中，处于阻塞状态，监听状态和禁止状态的端口在数据转发上并没有什么区别，都是将数据丢弃，并且不学习MAC地址，因此在RSTP中将禁用状态、阻塞状态和监听状态都合并到Discarding状态。 下表给出了STP和RSTP的端口状态对比。 表3-1 STP和RSTP端口状态比较 STP端口 RSTP端口 是否转发数据 是否学习MAC地址 禁用 丢弃 否 否 阻塞 丢弃 否 否 监听 丢弃 否 否 学习 学习 否 是 转发 转发 是 是 3.1.2 在STP中，端口角色有四种类型，根端口、指定端口、阻塞端口和禁用端口。在RSTP中，除了这些端口角色外，还增加了替代端口和备份端口。RSTP中各端口角色特点如下： 根端口（Root Port）：和STP中一样，根端口处于非根交换机上，根端口是本地交换机距离根交换机最近地端口。非根交换机通过根端口接收BPDU。需要注意的是根交换机上没有根端口。下图中RP表示根端口。 当网络拓扑发生变化时，替代端口和备份端口能够立即接替根端口和指定端口的角色，从而实现网络的快速收敛。 当网络拓扑发生变化时，替代端口和备份端口能够立即接替根端口和指定端口的角色，从而实现网络的快速收敛。 图3-1 RSTP根端口 指定端口（Designated Port）：RSTP的指定端口也和STP中的一样，指定端口是以太网段用于转发数据的端口。下图中DP表示指定端口。 图3-2 RSTP指定端口 替代端口（Alternate Port）：替代端口是RSTP中新引入的端口角色，作为根端口的备份端口。替代端口可以接收BPDU报文但是不转发数据。替代端口出现在非指定交换机上。当根端口发生故障后，替代端口将成为根端口。下图中用AP表示替代端口。 图3-3 RSTP替代端口 备份端口（Backup Port）：RSTP中的备份端口作为指定端口的备份端口，可以接收BPDU报文但是不转发数据。备份端口出现在指定交换机上，作为到达以太网段的冗余链路。备份端口只出现在当交换机拥有两条或两条以上到达共享LAN网段的链路的情况下。当指定端口出现故障后，备份端口会成为指定端口。下图中用BP来表示备份端口。 图3-4 RSTP备份端口 3.2 RSTP快速过渡机制 RSTP和STP最大的区别在于网络收敛速度的差别。当网络拓扑发生变化时，阻塞端口进入转发状态所需的时间是30~50s。在RSTP中，这个时间最短可以缩短到1s。为了提高网络收敛速度，RSTP在很多方面对STP的工作方式做了改进，如BPDU报文格式，引入替代端口和备份端口，优化拓扑变更机制等。 3.2.1 相对于STP，RSTP中对BPDU报文也做了一些更改，主要是在BPDU报文的标志（Flag）字段中，STP对此字段只使用了最高位和最低位，分别为TCA标志位和TC标志位。而RSTP则利用此字段中剩余的6个bit来标识其他内容，如下图所示。 在STP中，没有使用 在STP中，没有使用BPDU Flags中除了最高位和最低位的其他bit位。 图3-5 RSTP BPDU格式 在RSTP中，增加了提议、端口角色、端口状态、协定等标志位。同时，在对BPDU报文的处理方式上，RSTP和STP也有很