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HCIP—快速生成树协议（RSTP）实验配置

article 2024/11/14 11:20:37

一、回顾STP和STP的缺点和不足

1.STP的概述：

STP（生成树协议）是一种用于在网络中防止产生环路的链路管理协议。

2.STP的作用：

解决二层环路，防止广播报文产生。但是网络拓扑收敛较慢，影响通信质量。

3.STP的缺点和不足

（1）STP是被动执行，依赖定时器等待的方式判断拓扑变化，收敛速度较慢；

（2）STP没有细致区分端口状态和端口角色，不利于初学者学习及部署；

（3）STP算法要求在稳定拓扑中，根桥主动发出配置BPDU报文后，其它设备在进行处理，最终传遍整个STP网络。

二、RSTP对STP的改进

1.RSTP的概述

它是对STP在很多方面对STP进行了优化，它收敛的速度更快，而且能够兼容STP。

2.RSTP对STP的改进

改进点1：端口角色

端口角色：RSTP从原本的两个角色变成了四个分别是：根端口、指定端口、Alternate端口和Backup端口。

Alternate端口：替代根端口（Alternate端口就是学习到其它网桥发送的配置BPDU报文而阻塞的端口）。

Backup端口：备份指定端口（Backup端口就是学习到自己的报文而阻塞的端口）。

改进点2：端口状态

从原本的5个端口状态缩减为3个端口状态，分别是

Discarding状态	不转发用户流量也不学习MAC地址
learning状态	不转发用户流量但是学习MAC地址
Forwarding状态	即转发用户流量有学习MAC地址

改进点3：配置BPDU - RST BPDU

RSTP的配置BPDU充分利用了STP中的Flag字段，明确了端口角色

①Type字段：配置BPDU类型不再是0而是2，所运行STP的设备收到配置BPDU是会丢弃。

②Flag字段：使用了原来保留的中间6比特，这种改变的配置BPDU称为RST BPDU。

③在RST BPDU报文格式：

改进点4：配置BPDU的处理发生变化

（1）拓扑稳定后：配置BPDU报文的发送方式

（2）更短的BPDU超时时间

（3）处理次优BPDU

RSTP处理次优BPDU报文不在依赖定时器解决拓扑收敛，同时RSTP的任何端口都会处理次优BPDU，从而加快了拓扑收敛。

改进点5：快速收敛

（1）根端口和指定端口快速切换（因为有替代端口和备份端口）

（2）边缘端口：不再参与RSTP计算，接入后就会立即成为边缘端口，如果接错了，就会丧失了边缘端口的属性，从而成为STP端口

（3）P/A机制：

P/A机制加快了上游端口进入Forwarding状态的速度

改进点6：拓扑变更机制

（1）判断拓扑是否发生变化唯一标准：

一个非边缘端口迁移到Forwarding状态。

（2）拓扑改变触发条件：

只有非边缘端口转变成为forwarding状态才会改变

（3）拓扑发生变化处理过程：

①为本交换机的所在非边缘端口启动一个TC while timer；

②在这个时间内，清空所有端口上学习到的MAC地址；

③同时，这些端口向外发送BPDU，其中TC置为；

④一旦TC whice timer超时，则停止发送RST BPDU。

三、RSTP的保护功能

保护机制	应用端口	备注
BPDU保护	边缘端口	边缘端口收到BPDU后，把边缘端口shutdown
根保护	指定端口	一旦收到更优的BPDU，把端口进入Discarding。（注：ROOT保护只能在指定端口上配置生效）
TC保护	全局	在单位时间内，只处理指定次数的TC BPDU报文。（注：只能在根端口或Alternate端口上配置才有效）
环路保护	根端口或预备端口	如果根端口或者预备端口长时间收不到来自上游设备的BPDU报文时，端口会进入Discarding状态，角色切换为指定端口，不转发报文，从而不会在网络中形成环路。

四、RSTP与STP的对比

比较的项目	RSTP	STP
端口状态	5个	3个
端口角色	2位	4位
配置BPDU flag位使用	2位	6位
BPDU超时计时	Maxage	Hello timer*3
处理次优BPDU	等待超时	立即回应最有BPDU
稳定后BPDU发送方式	根桥发送	所有交换机
快速收敛	/	P/A机制
边缘端口	/	有
保护功能	/	4种保护机制

五、实验配置

实验要求：

（1）开启RSTP
（2）把LSW1设置为根网桥，把LSW2设置为备用根网桥
（3）查看每一台交换机的STP的摘要信息
（4）LSW3、LSW4设置边缘端口和设置BPDU保护
（5）LSW1的GE0/0/1接口设置根保护

实验步骤：

开启RSTP

[LSW1]stp mode rstp

[LSW2]stp mode rstp

[LSW3]stp mode rstp

[LSW4]stp mode rstp

配置根网桥和备用根网桥

[LSW1]stp root primary

[LSW2]stp root secondary

查看每台交换机的STP信息

LSW1

LSW2

LSW3

LSW4

设置边缘端口和BPDU保护

[LSW3]int g0/0/1
[LSW3-GigabitEthernet0/0/1]stp edged-port enable
[LSW3-GigabitEthernet0/0/1]q
[LSW3]stp bpdu-protection

[LSW4]int g0/0/1
[LSW4-GigabitEthernet0/0/1]stp edged-port enable
[LSW4-GigabitEthernet0/0/1]q
[LSW4]stp bpdu-protection

设置根保护

[LSW1]int g0/0/2
[LSW1-GigabitEthernet0/0/2]stp root-p
[LSW1-GigabitEthernet0/0/2]stp root-protection
[LSW1-GigabitEthernet0/0/2]q
[LSW1]int g0/0/3
[LSW1-GigabitEthernet0/0/3]stp root-protection
[LSW1-GigabitEthernet0/0/3]q