RSTP（STP 優化）
思維導圖：
1 STP缺陷
STP生成樹收斂需要依賴定時器計時，端口狀態從Blocking到Forwarding至少需要兩個forward relay的時間長度，收斂時間太長，一般都需要幾十秒。IEEE 802.1w定義了RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）彌補了STP收斂時間慢的缺陷。
2 RSTP
2.1 RSTP端口角色
| 角色 | 描述 |
|---|---|
| Backup | Backup端口作爲指定端口的備份，提供了另外一條從根橋到非根橋的備份鏈路。 |
| Alternate | Alternate端口作爲根端口的備份端口，提供了從指定橋到根橋的另一條備份路徑。 |
2.2 三種端口狀態
RSTP中定義了三種端口狀態：Discarding、Learning、Forwarding。
| RSTP 端口狀態 | 對應STP端口狀態 | 說明 |
|---|---|---|
| Forwarding | Forwarding | 可以轉發用戶數據幀，可以學習MAC地址 |
| Learning | Learning | 不可以轉發用戶數據幀，但是可以學習MAC地址 |
| Discarding | Listening、Blocking、Disabled | 不可以轉發用戶數據幀，不可以學習MAC地址 |
2.3 P/A機制
在RSTP中，一個端口被指定成爲指定端口後，此端口會先進入discarding，然後通過**P/A（Proposal/Agreement）**機制主動與對端端口協商，通過協商後，就可以立即進入Forwarding狀態。
2.4 邊緣端口
- RSTP裏，位於網絡邊緣的指定端口被稱爲邊緣端口。
- 邊緣端口一般與用戶終端設備直接連接，不與任何交換設備連接。邊緣端口不接收配置BPDU報文，不參與RSTP運算，可以由Disabled狀態直接轉到Forwarding狀態，且不經歷時延，就像在端口上將STP禁用了一樣。但是，一旦邊緣端口收到配置BPDU報文，就喪失了邊緣端口屬性，成爲普通STP端口，並重新進行生成樹計算，從而引起網絡震盪。
2.5 RSTP收斂過程
RSTP BPDU：RSTP對此進行了改進，即在拓撲穩定後，無論非根橋設備是否接收到根橋傳來的配置BPDU報文，非根橋設備都會仍然按照Hello Timer規定的時間間隔發送配置BPDU，該行爲完全由每臺設備自主進行。
- 每一臺交換機啓動RSTP後，都認爲自己是“根橋”，並且發送RST BPDU。所有端口都爲指定端口，
處於Discarding狀態。 - 交換機互相發送Proposal置位的RST BPDU。每個認爲自己是“根橋”的交換機生成一個RST BPDU報文來協商指定網段的端口狀態，此RST BPDU報文的Flags字段裏面的Proposal位需要置位。當一個端口收到RST BPDU報文時，此端口會比較收到的RST BPDU報文和本地的RST BPDU報文。如果本地的RST BPDU報文優於接收的RST BPDU報文，則端口會丟棄接收的RST BPDU報文，併發送Proposal置位的本地RST BPDU報文來回復對端設備。
- **交換機使用同步機制來實現端口角色協商管理。**當收到Proposal置位並且優先級高的BPDU報文時，接收交換機必須設置所有下游指定端口爲Discarding狀態。
如果下游端口是Alternate端口或者邊緣端口，則端口狀態保持不變。 - 當確認下游指定端口遷移到Discarding狀態後，設備發送RST BPDU報文回覆上游交換機發送的Proposal消息。在此過程中，端口已經確認爲根端口，因此RST BPDU報文Flags字段裏面設置了Agreement標記位和根端口角色。
- 在P/A進程的最後階段，上游交換機收到Agreement置位的RST BPDU報文後，指定端口立即從Discarding狀態遷移爲Forwarding狀態。然後，下游網段開始使用同樣的P/A進程協商端口角色。
2.6 鏈路故障/根橋失效
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在STP中，當出現鏈路故障或根橋失效導致交換機收不到BPDU時，交換機需要等待Max Age時間後才能確認出現了故障。
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在STP中，當出現鏈路故障或根橋失效導致交換機收不到BPDU時，交換機需要等待Max Age時間後才能確認出現了故障。
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而在RSTP中，如果交換機的端口在連續3次Hello Timer規定的時間間隔內沒有收到上游交換機發送的RST BPDU，便會確認本端口和對端端口的通信失敗，從而需要重新進行RSTP的計算來確定交換機及端口角色。