RSTP协议原理与配置PPT专业课件

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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,*,页,版权所有,2016,华为技术有限公司,STP,协议虽然能够解决环路问题，但是由于网络拓扑收敛较慢，影响了用户通信质量，而且如果网络中的拓扑结构频繁变化，网络也会随之频繁失去连通性，从而导致用户通信频繁中断，这也是用户无法忍受的。,由于,STP,的不足，,IEEE,于,2001,年发布的,802.1w,标准定义了,RSTP,。,RSTP,在,STP,基础上进行了诸多改进优化，使得协议更加清晰、规范，同时也实现了二层网络拓扑的快速收敛。那,STP,协议具体存在哪些不足呢？,RSTP,协议是如何在,STP

2、,协议的基础上进行优化的呢？,学完本课程后，您将能够：,掌握,RSTP,协议的工作原理,熟悉,RSTP,与,STP,的主要异同点,了解,RSTP,的典型应用场景配置,STP,的不足,RSTP,对,STP,的改进,RSTP,配置实例,问题一：设备运行,STP,初始化场景,STP,从初始状态到完全收敛至少需经过,30s,：,SWA,SWB,RP,RP,SWC,ROOT,DP,DP,DP,BP,listening,learning,STP,为避免临时环路，必须等待足够长的时间（即确保,BPDU,能同步发送至全网各节点）确保全网的端口状态全部确定，才能进入转发。,在,STP,进入转发前还需根据收到的用

3、户流量构建,MAC,地址表，仍需等待计时器超时才能进入转发。,learning,forwarding,15s,15s,初始时，交换机之间会相互发送、监听,BPDU,，并计算生成树,STP,算法是采用被动等待计时器超时的方式来判断已收集全网所有的,BPDU,，进而再进行计算,问题二：交换机有,BP,端口，,RP,端口,down,掉场景,SWC,与,SWA,的直连链路,down,掉，其,BP,端口切换成,RP,端口并进入转发状态至少需要经过,30s,：,SWA,SWB,RP,RP,SWC,ROOT,DP,DP,DP,Blocked Port,为确保拓扑变化信息已经扩散到全网，且所有设备都已完成拓扑

4、更新，故新的根端口还需等待计时器超时后才能进入转发,变成新的根端口，且处于,b,locking,状态，并经过,2,个,Forward Delay,时间才,进入转发状态,端口缓存的,BPDU,超时后，会重新进入收敛，等待,2,个,Forward Delay,时间后进入转发状态,（,30s,）,问题三：交换机无,BP,端口，,RP,端口,down,掉场景,SWB,与,SWA,的直连链路,down,掉，则,SWC,的,BP,端口切换成,DP,端口并进入转发状态大约需要,50s,：,SWA,SWB,RP,RP,SWC,ROOT,DP,DP,DP,在,STP,中，交换机除指定端口外的其他端口收到次优,B

5、PDU,都不会做处理,BPDU,（根桥为,B,）,SWB,以自己为根向外发送,BPDU,BPDU,（根桥为,A,）,BP,端口收到次优,BPDU,不做处理，等待端口缓存的更优的,BPDU,老化超时,（,20s,）,Blocked Port,事实上，只要保证该端口下连接的是终端设备就不会出现环路，即没有必要进行,STP,计算和等待计时器超时,问题四：运行,STP,的交换机连接用户终端的场景,PCB,交换机连接终端的链路进入转发需要经过,30s,：,SWA,SWB,RP,RP,SWC,ROOT,DP,DP,DP,BP,STP,中，连接终端的链路也要进行生成树计算且链路进入转发需等待,2,个,For

6、ward Delay,时间,PCA,BPDU,BPDU,问题五：,STP,的拓扑变更机制,先由变更点朝根桥方向发送,TCN,消息，收到该消息的上游交换机就会回复,TCA,消息进行确认；最后,TCN,消息到达根桥后，再由根桥发送,TC,消息通知设备删除桥,MAC,地址表项，机制复杂，效率低下。,TCA,TCN,TC,Root,DP,DP,RP,DP,DP,DP,RP,RP,RP,RP,SWA,SWB,SWC,SWD,SWE,SWF,SWG,SWC,的,RP,端口,down,掉后，还需要从其他三个端口中重新选举且需等待计时器超时后才能进入转发,STP,的其他不足之处,-,端口角色,SWA,SWB,

7、SWC,32768.,00e0-fc16-ee43,32768.,00e0-fc41-4259,32768.,00e0-fc41-43b9,Root Bridge,SWD,32768.,00e0-fc22-715a,Designated Port,Designated Port,E0/1,E0/2,Blocked Port,Blocked Port,Root Port,Root Port,Root Port,HUB,STP,的其他不足之处,-,端口状态,STP,端口状态,端口状态对应的行为,Disabled,不转发用户流量也不学习,MAC,地址,Blocking,Listening,Learn

8、ing,不转发用户流量但是学习,MAC,地址,Forwarding,既转发用户流量又学习,MAC,地址,三种端口状态从用户使用的角度对应的行为都相同，但呈现出不同的状态，这样反而增加了使用难度,STP,的不足,RSTP,对,STP,的改进,端口角色与端口状态,快速收敛机制,拓扑变化处理机制,保护功能,RSTP,配置实例,从用户流量角度，,Backup Port,作为指定端口的备份，提供了另外一条从根节点到叶子节点的无环备份路径,从用户流量角度，,Alternate Port,提供了从指定桥到根桥的另一条无环可达路径，作为根端口的代替端口,端口角色的重新划分,RSTP,定义了两种新的端口角色：备

9、份端口（,Backup Port,）和预备端口（,Alternate Port,）。,SWA,SWB,SWC,32768.,00e0-fc16-ee43,32768.,00e0-fc41-4259,32768.,00e0-fc41-43b9,Root Bridge,SWD,32768.,00e0-fc22-715a,Designated Port,Designated Port,E0/1,E0/2,Alternate Port,Backup Port,Root Port,Root Port,Root Port,HUB,端口状态的重新划分,STP,端口状态,RSTP,端口状态,端口状态对应的行为

10、,Disabled,Discarding,如果不转发用户流量也不学习,MAC,地址，那么端口状态就是,Discarding,状态。,Blocking,Listening,Learning,Learning,如果不转发用户流量但是学习,MAC,地址，那么端口状态就是,Learning,状态。,Forwarding,Forwarding,如果既转发用户流量又学习,MAC,地址，那么端口状态就是,Forwarding,状态。,RSTP,的状态规范把原来的,5,种状态缩减为,3,种：,STP,的不足,RSTP,对,STP,的改进,端口角色与端口状态,快速收敛机制,拓扑变化处理机制,保护功能,RSTP,

11、配置实例,针对问题一：,P/A,机制,(1),P/A,机制基本原理,SWA,SWB,发送,P,置位的,BPDU,端口状态,Discarding,端口角色,DP,置位状况,P,置位,发送,A,置位的,BPDU,端口状态,Forwarding,端口角色,RP,置位状况,A,置位,特点：由于有来回确认机制和同步变量机制，就无需依靠计时器来保障无环。,同步变量（阻塞除边缘端口外的其他端口，防止出现环路）,收到,A,置位,BPDU,报文，,端口立即进入,Forwarding,桥优先级为,0,桥优先级为,4096,针对问题一：,P/A,机制,(2),阶段一,阶段二,SWA,SWB,RP,RP,SWC,RO

12、OT,DP,DP,DP,AP,阶段三,P,SWA,SWB,A,SWC,ROOT,A,RP,DP,DP,RP,DP,DP,SWA,SWB,P,SWC,ROOT,P,P,P,P,P,DP,DP,DP,DP,DP,DP,针对问题一：,P/A,机制,(3),RSTP,选举原理和,STP,本质上相同：选举根交换机,-,选举非根交换机上的根端口,-,选举指定端口,-,选举预备端口和备份端口。,但是,RSTP,在选举的过程中加入了“发起请求,-,回复同意”（,P/A,机制）这种确认机制，由于每个步骤有确认就不需要依赖计时器来保证网络拓扑无环才去转发，只需要考虑,BPDU,发送报文并计算无环拓扑的时间（一般都

13、是秒级）。,针对问题二：根端口快速切换机制,SWC,与,SWA,的直连链路,down,掉，其,AP,端口切换成,RP,端口并进入转发状态可在秒级时间内完成收敛：,SWA,SWB,RP,RP,SWC,ROOT,DP,DP,DP,AP,为加快收敛时间，设备上旧的根端口失效后，新的根端口就应该在保证无环的情况下立刻迁移到,Forwarding,状态，而,AP,端口在选举的时候就考虑到该需求，故可立即进入转发状态,立即变成新的根端口，并进入,Forwarding,状态,SWC,收到,Agreement,报文后会立即进入转发,SWB,以自己为根向外发送,Proposal,置位的,BPDU,SWB,收到更

14、优的,BPDU,，会,立即重新定义端口角色，将原,DP,端口改为,RP,端口，然后发送,Agreement,置位的,BPDU,针对问题三：次等,BPDU,处理机制,SWB,与,SWA,的直连链路,down,掉，,SWC,的,AP,端口切换成,DP,端口并进入转发状态可在秒级时间内完成：,SWA,SWB,RP,RP,SWC,ROOT,DP,DP,DP,AP,RSTP,处理次等,BPDU,报文不再依赖于任何定时器超时解决拓扑收敛，而是,会立即发送本地最优的,BPDU,给对端，,从而加快了拓扑收敛,Proposal,Proposal,AP,端口收到次优,BPDU,后会马上发送本地最优的,BPDU,给

15、对端，同时端口角色从,AP,变更为,DP,Agreement,交换机上连接终端设备的接口设置成为边缘端口后，会立即进入转发，当该端口收到,BPDU,后，就丧失了边缘端口属性，成为普通,STP,端口，并重新进行生成树计算,针对问题四：边缘端口的引入,在,RSTP,中，交换机连接终端的链路可立即进入转发状态：,PCB,SWA,SWB,RP,RP,SWC,ROOT,DP,DP,DP,BP,连接终端设备的端口可设置成为边缘端口,PCA,边缘端口,边缘端口,STP,的不足,RSTP,对,STP,的改进,端口角色与端口状态,快速收敛机制,拓扑变化处理机制,保护功能,RSTP,配置实例,网络发生拓扑变化时，

16、变更点交换机直接向全网发送,TC,置位的,BPDU,报文，而不是先通知到根桥，然后由根桥向全网发送,TC,报文，这样在一定程度上节省了收敛时间,针对问题五：拓扑变更机制的优化,判断拓扑变化唯一标准：一个非边缘端口迁移到,Forwarding,状态。,TC,置位的,RST BPDU,PC,F,orwarding,Root,SWA,SWB,SWC,SWD,SWE,SWF,SWG,拓扑变化引发的问题,LAN B,LAN A,PCB,访问,PCA,SWA,SWB,SWC,E2,E1,E1,E2,目的,MAC,地址,端口,PCA,的,MAC,地址,.,E1,.,SWC,的,MAC,地址表,PCA,PCB,SWC,进行流量转发,目的,MAC,地址,端口,PCA,的,MAC,地址,.,E1,.,SWA,的,MAC,地址表,E1,E2,SWA,进行流量转发,Root,RP,流量被丢弃,交换机,MAC,表记录的是,错误的端口,边缘端口,边缘端口,LAN C,AP,DP,RP,DP,DP,E1,LAN A,拓扑变化处理,(1),TC,SWA,SWB,SWC,E2,E1,新的根端口,E1,E2,PCA,PC