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交换机RSTP协议介绍

浏览次数：发布时间：2022-11-28

STP 概述

STP（Spanning Tree Protocol）是生成树协议的英文缩写。STP 协议中定义了根桥（RootBridge）、根端口（Root Port）、指定端口（Designated Port）、路径开销（Path Cost）等概念，用于通过构造一棵自然树的方法实现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，同时实现链路备份和路径最优化。
STP 采用 BPDU（Bridge Protocol Data Unit 桥协议数据单元）也称为配置消息，进行网桥之间的信息交流。 STP BDUP 是一种二层报文，目的 MAC 时多播地址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。该报文的数据区里携带了用于生成树计算的所有有用信息。

RSTP 技术介绍

1、根桥(Root)
树形的网络结构，必须要有树根，于是 STP 引入了根桥（ Root Bridge）的概念。根桥在全网中只有一个，而且根桥会根据网络拓扑的变化而改变，因此根桥并不是固定的。网络收敛后，根桥会按照一定的时间间隔产生并向外发送配置 BPDU，其他的设备对该配置BPDU 进行转发，从而保证拓扑的稳定。选举根桥的依据是网桥优先级和网桥 MAC 地址组合成的桥 ID （ Bridge ID），桥 ID 最小的网桥将成为网络中的根桥。

2、根端口(Root Port)
所谓根端口，是指一个非根桥的设备上离根桥最近的端口。根端口负责与根桥进行通信。非根桥设备上有且只有一个根端口，根桥上没有根端口。

3、指定端口(Designated Ports)
指定端口是专门指定的，通过其根端口到达跟桥开销最低的端口。指定端口会被标记为转发端口

4、STP 与 RSTP 介绍
RSTP(802.1w)为 802.1ad 发展而来，其目的为了解决 STP 收敛时间较长的问题，下面为 RSTP 与STP 的介绍：

	STP	RSTP
技术介绍	基于 OSI 网络模型的数据链路层(第二层)通讯协定，用作确保一个无回圈的区域网络环境。通过有选择性地阻塞冗余链路来达到消除网路二层环路的目的，同时具备链路的备份功能，又称扩展树协议	RSTP 是从 STP 发展过来的，其实现基本思想一致，但它更进一步的处理了网络临时失去连通性的问题。
相同点	1.整个交换网络只有一棵生成树，拓扑收敛受网路拓扑规模影响； 2.网络的连通性受网络结构对称性影响； 3.链路阻塞链路不承载任何流量。
不同点	1.不能快速迁移，需要等待 2 倍forward delay 时间延时； 2.在点对点或边缘端口，需要等待 2 倍 delay 时间延时； 3.边缘端口需要等待 2 倍 delay 时间延时。	1.能够快速迁移，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； 2.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； 3.直接与终端相连而不是把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。

表 1 STP/RSTP 介绍

全局配置

配置步骤
1．在导航栏中选择[高级配置/STP/全局设置]，进入 STP[全局设置]界面。
2．在[全局设置]界面中可以查看 STP 的全局配置信息。
3．如需修改相关配置，可直接在对应配置项的配置栏中输入需要配置的值，如下图

配置项说明
STP[全局设置]的相关界面的配置项说明。

配置项	说明
STP 模式	当前的 STP 模式,支持 RSTP，兼容 STP
系统优先级	STP 的系统优先级
状态转换延迟	端口在 disabled/listenning/learning/forwarding 之间切换的延迟
数据包发送间隔	稳定状态下，STP 协议报文发送的时间间隔
数据包最大生存时间	网桥接收的 STP 协议数据包的最大生存时间，超过这个时间未收到新的协议数据包，该数据包就会被丢弃
数据包每秒发送最大个数	端口每秒发送 STP 协议数据包的最大个数

表 2 STP[全局设置]界面的配置项说明

端口配置

配置步骤
1．在导航栏中选择[高级配置/STP/端口设置]，进入 STP[端口设置]界面。
2．在[端口设置]界面中可以查看 STP 的端口配置信息。
3．如需修改端口配置，可直接单击对应端口显示条目右侧的[修改]按钮，进入 STP 的端口配置界面，如下图所示。

配置项说明
STP[端口设置]的相关界面的配置项说明。

配置项	说明
端口	端口名称
STP使能状态	端口的STP使能，[禁止]或[使能]，默认为禁止
端口优先级	端口的STP优先级
路径开销计算方式	STP端口的路径开销的计算方式，[自动]或[管理]，默认为自动
路径开销	STP端口路径开销，当路径开销计算方式在管理模式下时，端口的路径开销生效为配置的这个值

表 3 STP[端口设置]界面的配置项说明

路径开销:
STP BPDU 报文每通过一个根端口，则需要一定的路径开销，而经过各个桥的路径开销累加而成，这个值就叫做根路径开销(Root Path Cost)。经过不同速率的根端口所对应的路径开销是不同的，具体如下表：
表 4 不同速率端口路径开销

端口速率	路径开销
10Mbps	2,000,000
100Mbps	200,000
1000Mbps	20,000

STP 信息

配置步骤
1．在导航栏中选择[高级配置/STP/STP 信息]，进入 STP[STP 信息]显示界面。
2．在[STP 信息]界面中可以查看 STP 的当前运行信息，如下图所示。
3．单击[刷新]，可显示最新的运行信息。

端口信息

配置步骤
1．在导航栏中选择[高级配置/STP/端口信息]，进入 STP[端口信息]显示界面。
2．在[端口信息]界面中可以查看端口的 STP 当前运行信息，如下图所示。
3．单击[刷新]，可显示最新的运行信息。

STP 端口信息介绍如下表：

STP 端口信息	说明
STP enable	Disable：禁止 STP Enable：使能 STP
Priority	端口优先级
Role	Root Port：根端口,连接根桥方向端口，提供最小的路径开销； Designated Port：指定端口，与根端口连接，提供最小的路径开销； Disable Port：禁止端口，不负责报文的转发，阻塞状态； Alternate Port：替代端口，为当前根端口到根网桥提供一条替代路径； Backup Port：备份端口，为指定端口提供一条备份路径。
PartnerVersion	STP 模式：STP/RSTP/MSTP(暂不支持)
State	Forwarding：转发状态 Block:阻塞状态
AdminPathCost	系统路径开销配置值
AutoPathCost	Disable：禁止自动计算路径开销 Enable：使能自动计算路径开销
OperPathCost	操作路径开销
OperEdge	Disable：非边缘端口 Enable：边缘端口
OperP2P	Disable：非点对点模式 Enable：点对点模式

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