简介
STP协议虽然能够解决环路问题，但是收敛速度慢，影响了用户通信质量。如果STP网络的拓扑结构频繁变化，网络也会频繁失去连通性，从而导致用户通信频繁中断。IEEE于2001年发布的802.1w标准定义了快速生成树协议RSTP（Rapid Spanning-Tree Protocol），RSTP在STP基础上进行了改进，实现了网络拓扑快速收敛
主要特点
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快速收敛
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RSTP通过优化端口状态转换机制，大大加快了网络的收敛速度。例如，当链路故障发生时，RSTP能够快速检测到故障并重新计算生成树，将收敛时间从STP的数十秒缩短到几秒甚至更短。
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RSTP引入了“快速收敛”机制，允许端口在某些情况下直接从丢弃状态进入转发状态，而不需要经过侦听和学习阶段。
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边缘端口（Edge Port）
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RSTP引入了边缘端口的概念，边缘端口是指直接连接终端设备（如计算机、打印机等）的端口，而不是连接到其他交换机的端口。边缘端口可以直接进入转发状态，而不需要经过侦听和学习阶段，这进一步加快了收敛速度。
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例如，在一个企业网络中，当新设备接入网络时，如果连接该设备的端口被配置为边缘端口，那么该端口可以立即开始转发数据帧，而不会像STP那样需要等待较长时间。
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多种端口角色
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RSTP定义了多种端口角色，包括根端口（Root Port）、指定端口（Designated Port）、替代端口（Alternate Port）和备份端口（Backup Port）。这些端口角色的定义使得RSTP能够更灵活地处理网络拓扑变化。
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根端口是指从该端口到根桥的路径成本最低的端口；指定端口是指在某个网段上被选为转发数据帧的端口；替代端口是指在根端口或指定端口故障时可以替代它们的端口；备份端口是指在指定端口故障时可以替代它的端口。
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BPDU保护
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RSTP增强了BPDU（Bridge Protocol Data Unit）的保护机制。BPDU是交换机之间传递的协议数据单元，用于确定网络的拓扑结构。RSTP通过BPDU保护机制，可以防止恶意设备发送伪造的BPDU，从而保护网络的稳定性。
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例如，当交换机检测到某个端口收到的BPDU优先级高于自己发送的BPDU时，它会采取相应的措施，如关闭该端口，以防止网络拓扑被错误地改变。
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（P/A）机制
快速生成树协议（Rapid Spanning Tree Protocol，RSTP）的Proposal/Agreement（P/A）机制是其快速收敛的核心机制之一。以下是P/A机制的详细工作原理：
工作原理
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Proposal阶段：当交换机端口处于丢弃（Discarding）状态且角色为指定端口（Designated Port）时，会发送一个带有Proposal位和Agreement位都为1的BPDU给对端交换机。这表示该端口希望成为指定端口，并请求对端交换机的同意。
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同步过程：对端交换机收到Proposal BPDU后，会判断接收端口是否即将成为根端口（Root Port）。如果是，对端交换机会进入同步（Sync）过程，阻塞所有非边缘指定端口，以防止临时环路的产生。
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Agreement阶段：同步过程完成后，对端交换机会回应一个带有Agreement位为1的BPDU给发送方交换机。这表示对端交换机同意该端口成为指定端口。
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快速切换：发送方交换机收到Agreement BPDU后，端口状态直接变为转发（Forwarding）状态，从而实现链路的快速收敛。
运行条件
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P/A机制只能在点对点的全双工链路上运行。交换机通过自动协商来识别链路类型。默认情况下，生成树协议会自动检测与接口相连的链路是否为点对点链路。如果交换机从某个接口收到了来自不同发送者的两种BPDU，就会认为该接口连接到了共享型链路，此时P/A机制无法运行。
优势
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快速收敛：通过P/A机制，RSTP可以将端口从阻塞状态切换到转发状态的时间从传统STP的30秒缩短到几秒钟。
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逐链路收敛：P/A机制允许网络拓扑的逐链路收敛，而不必像STP那样需要被动等待全网实现收敛。
注意事项
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如果指定端口发出的Proposal BPDU后没有收到Agreement BPDU，则该端口将切换到STP方式，需要等待30秒时间才能进入转发状态
通过P/A机制，RSTP能够快速确定指定端口，显著提高了网络的收敛速度
BPDU（Bridge Protocol Data Unit）
在快速生成树协议（Rapid Spanning Tree Protocol，RSTP）中，BPDU（Bridge Protocol Data Unit）是交换机之间用于交换生成树信息的关键数据包。RSTP对BPDU进行了优化和扩展，以支持快速收敛机制。以下是关于RST BPDU的详细介绍：
1.RST BPDU的类型
RSTP定义了两种类型的BPDU：
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配置BPDU（Configuration BPDU）：用于交换机之间传递生成树信息，包括桥ID、端口ID、路径成本等。
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拓扑变更通知BPDU（Topology Change Notification BPDU，TCN BPDU）：用于通知其他交换机网络拓扑发生了变化。
2.RST BPDU的格式
RST BPDU的格式在传统STP的基础上进行了扩展，增加了新的字段和标志位，以支持RSTP的快速收敛机制。以下是RST BPDU的主要字段：
表格
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| 字段名称 | 长度（字节） | 描述 |
|---|---|---|
| 协议标识符 | 2 | 固定值0x0000，标识生成树协议 |
| 协议版本标识符 | 1 | RSTP的版本号，固定值0x02 |
| BPDU类型 | 1 | 0x00表示配置BPDU，0x80表示TCN BPDU |
| 标志字段 | 1 | 包含Proposal、Agreement、Learning、Forwarding等标志位 |
| 根桥ID | 8 | 根桥的桥ID，包括优先级和MAC地址 |
| 根路径成本 | 4 | 到根桥的路径成本 |
| 桥ID | 8 | 发送BPDU的桥ID |
| 端口ID | 2 | 发送BPDU的端口ID |
| 消息优先级 | 2 | 消息的优先级 |
| 最大跳数 | 1 | 最大跳数，用于防止BPDU无限循环 |
| 消息老化时间 | 2 | BPDU消息的老化时间 |
| 拓扑改变标志 | 1 | 拓扑改变标志，用于通知拓扑变化 |
| 拓扑改变确认标志 | 1 | 拓扑改变确认标志，用于确认拓扑变化 |
| 拓扑改变通知标志 | 1 | 拓扑改变通知标志，用于通知拓扑变化 |
3.RST BPDU的作用
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配置BPDU的作用
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传递生成树信息：配置BPDU用于交换机之间传递生成树信息，包括根桥ID、路径成本、桥ID、端口ID等。这些信息用于确定网络的拓扑结构。
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Proposal/Agreement机制：通过配置BPDU中的Proposal和Agreement标志位，支持RSTP的快速收敛机制。Proposal标志位用于请求对端交换机的同意，Agreement标志位用于确认对端交换机的请求。
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端口角色和状态的确定：配置BPDU中的信息用于确定端口的角色（如根端口、指定端口、替代端口等）和状态（如丢弃、学习、转发）。
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拓扑变更通知BPDU的作用
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通知拓扑变化：当网络拓扑发生变化时（如链路故障、端口状态变化等），交换机会发送TCN BPDU通知其他交换机。TCN BPDU用于触发生成树的重新计算，确保网络的稳定运行。
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快速响应拓扑变化：通过TCN BPDU，交换机可以快速响应拓扑变化，重新计算生成树，恢复网络通信。
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4.RST BPDU的处理
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接收BPDU的处理
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当交换机收到一个BPDU时，会根据BPDU中的信息更新生成树状态。例如，如果收到的BPDU中的根桥ID更优，则会更新根桥信息，并重新计算路径成本。
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如果收到的BPDU是Proposal BPDU，交换机会根据P/A机制进行处理。如果交换机同意该端口成为指定端口，则会发送一个Agreement BPDU。
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发送BPDU的处理
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交换机会定期发送配置BPDU，以维持生成树的稳定运行。配置BPDU的发送间隔通常为2秒。
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当网络拓扑发生变化时，交换机会发送TCN BPDU，通知其他交换机拓扑变化。
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5.与STP BPDU的比较
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格式扩展：RST BPDU在STP BPDU的基础上增加了新的字段和标志位，以支持快速收敛机制。例如，增加了Proposal和Agreement标志位。
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快速收敛：RST BPDU通过P/A机制，能够快速确定端口角色和状态，显著提高了网络的收敛速度。
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兼容性：RST BPDU与STP BPDU是兼容的，RSTP交换机可以与STP交换机一起工作。当RSTP交换机与STP交换机相连时，RSTP交换机会自动将自己配置为STP模式。
通过优化BPDU的格式和处理机制，RSTP能够快速适应网络拓扑变化，提高网络的稳定性和收敛速度。
工作原理
配置RSTP命令
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启用RST
[Huawei] stp mode rstp这条命令将交换机的生成树模式设置为RSTP模式。
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配置端口优先级
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] stp port-priority 32通过设置端口优先级，可以影响端口在生成树中的角色。优先级越低，端口越有可能成为根端口或指定端口。
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配置根保护
[SWA-GigabitEthernet0/0/1]stp root-protection
由于错误配置根交换机或网络中的恶意攻击，根交换机有可能会收到优先级更高的BPDU报文，使得根交换机变成非根交换机，从而引起网络拓扑结构的变动。这种不合法的拓扑变化，可能会导致原来应该通过高速链路的流量被牵引到低速链路上，造成网络拥塞。交换机提供了根保护功能来解决此问题。根保护功能通过维持指定端口角色从而保护根交换机。一旦启用了根保护功能的指定端口收到了优先级更高的BPDU报文时，端口会停止转发报文并且进入Listening状态。经过一段时间后，如果端口一直没有再收到优先级较高的BPDU报文，端口就会自动恢复到原来的状态。根保护功能仅在指定端口生效，不能配置在边缘端口或者使能了环路保护功能的端口上
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配置边缘端口
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[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] stp edged-port enable将端口配置为边缘端口，边缘端口可以直接进入转发状态，加快收敛速度。
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配置BPDU保护
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] stp bpdu-protection启用BPDU保护功能，防止恶意设备发送伪造的BPDU，保护网络拓扑的稳定性。
3.华为交换机中RSTP的监控和维护
华为交换机提供了丰富的命令和工具来监控和维护RSTP的运行状态：
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查看生成树状态
[Huawei] display stp brief这条命令可以显示生成树的简要信息，包括根桥信息、端口角色、端口状态等。
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查看端口状态
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] display stp interface gigabitethernet 0/0/1通过指定端口，可以查看该端口的生成树状态，包括端口角色、端口状态、路径成本等。
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查看BPDU信
[Huawei] display stp bpdu查看BPDU的发送和接收情况，帮助诊断网络拓扑问题。
