RSTP MSTP

一、STP协议的缺点、存在的问题

1.协议工作的时候收敛的时间较长，响应速度慢----->RSTP

2.原始的802.1d(stp)不支持多个vlan---->MSTP

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。

二、RSTP rapid(快速)

1.产生原因：为了解决STP收敛慢的问题

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。

2.具体分析一下STP的问题

问题1：慢
设备从初始化，到收敛完成，最少要经历30s的时间
为了防止临时环路的出现，采用被动等待的计时器
STP的计算，必须要等待固定的时长

问题2：交换机BP(blocked) 端口，切换到RP的时候，至少要经历两个转发延时(15*2)

问题3：交换机没有BP端口，RP端口down掉了，DP端口至少要等待50s才能进行切换

问题4：交换机连接终端的端口，切换时间过长，30-50s

问题5：STP的拓扑吧ing机制，复杂，而且效率低下

问题6：端口角色划分不充分
没有指定面向用户/终端的端口
没有备份的根端口/指定端口(30-50)

问题7：端口的状态有些重复、而且增加了转发延时

3.RSTP 对STP技术的改进：端口角色、状态

新增了两种角色：都是用来做备份的，本质上也是被阻塞的(非block状态)
去掉了阻塞端口
backup 端口：指定端口的备份
alternate端口：根端口的备份

端口切换不需要尽力等待转发延时，相当于STP的uplink-fast

状态由5种缩减为三种
discarding :不转发用户流量，不学习MAC地址—》 disable blocking listening
learning :不转发用户流量，学习MAC地址
forwarding :转发用户流量，学习MAC地址

4.RSTP的其他操作

**快速收敛机制
P/A(proposal/agreement sync机制 ) 一般都是秒级
让一个指定端口，尽快进入转发状态，同时避免环路的发送

三种报文格式：P A SYNC

**端口的快速切换机制
AP—DP —针对与问题3

5.次等BPDU的处理机制

当一个接口接收到一个次等BPDU之后，马上把自身储存的(最优)BPDU返回给源端口，然后启动P/A机制
可以实现接口的秒级切换

6.边缘端口的引入

相当于Port-fast，可以让edge-port 不参加RSTP的任何活动，激活后之后就变成了转发状态
如果边缘端口接口到了BPDU，就丧失了边缘端口的属性(相当于STP的BPDU-filter)

7.拓扑变更机制的优化：

STP：逐级通报的过程
RSTP：扁平化管理，RSTP的所有的交换机都可以发送BPDU
如果出现了拓扑变更,RSTP会第一时间通知上下级交换机，清空CAM表
TC while timer 2个hello时间

8.RSTP和STP之间的兼容性 RSTP能够向下兼容

RSTP协议与STP协议完全兼容

1.SW1支持RSTP，发送的报文是STP报文 SW2仅支持STP 发送的报文是STP报文
===》STP
2.SW1支持RSTP，发送的报文是STP报文 SW3支持RSTP，发送的报文是STP报文
===》STP
3.SW1支持RSTP，发送的报文是RSTP报文 SW#支持RSTP，发送的报文是RSTP报文 ===》RSTP

9.RSTP特性

1.BPDU保护
配置边缘端口的目的
希望这些端口以后组网的时候，连接的都是终端设备
即使边缘端口连接了交换机，也需要先把这个交换机进行BPDU参数的调试(BID,端口cost值)，当交换机接入网络，即使存在STP的计算，不会再次造成网络的震荡
如果边缘端口硬性规定为不允许连接交换机，在这些端口上来配置BPDU-protection。

2.根桥防护
场景1.客户网络和运营商网络进行二层对接 ===》根桥防护主要配置在运营商网络上
场景2.由于维护人员的错误配置或网络中的恶意攻击，网络中合法根桥有可能会收到优先级更高的RST BPDU
实现原理：一旦启用Root保护功能的指定端口收到优先级更高的RST BPDU时，端口状态将进入Discarding状态，不再转发报文。在经过一段时间，如果端口一直没有再收到优先级较高的RST BPDU，端口会自动恢复到正常的Forwarding状态。
Root保护功能只能在指定端口上配置生效

3.TC-BPDU泛洪保护
场景：黑客在边缘端口接入一台计算机不断伪造和发送TC-BPDU (对于边缘端口来说，不希望收到BPDU报文)

解决方法1：强制规定该端口为边缘端口，禁止这个端口接收BPDU—》BPDU-protection
解决方法2：(如果允许边缘端口接收BPDU)，黑客想这个端口发送TC-bpdu,
在单位时间内，交换设备处理TC-BPDU报文的次数可配置，设备只会处理阈值指定的次数
如果TC-BPDU　超过了阈值设置，交换机将不在对这些TC-BPDU进行处理.

三、MSTP

1.单生成树：部分链路 vlan 不通
不能实现负载分担
对于部分vlan来讲，出现次优路径的问题

2.PVST(Cisco 私有协议) per 针对与每个vlan，都生成一个生成树
1.PVST 最初是Cisco，每vlan生成树， PVST+ 相当于 PVST + RSTP的结合版
2.PVST 它要维护每个vlan的生成树，交换机存在多个vlan，就会给交换机的CPU带来很大的压力

3.MSTP，公有协议。多实例生成树。
实例：instance
核心理念：把每个逻辑拓扑相同的vlan，放到统一的一个实例里面来进行管理

4.MSTP 它是基于RSTP来开发的，底层就是RSTP，有相同的角色、拓扑变更机制和收敛机制

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