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，端口狀态從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端口作為指定端口的備份，提供了另外一條從根橋到非根橋的備份鍊路。 |
| Alternate | Alternate端口作為根端口的備份端口，提供了從指定橋到根橋的另一條備份路徑。 |
2.2 三種端口狀态
RSTP中定義了三種端口狀态：Discarding、Learning、Forwarding。
| RSTP 端口狀态 | 對應STP端口狀态 | 說明 |
|---|---|---|
| Forwarding | Forwarding | 可以轉發使用者資料幀，可以學習MAC位址 |
| Learning | Learning | 不可以轉發使用者資料幀，但是可以學習MAC位址 |
| Discarding | Listening、Blocking、Disabled | 不可以轉發使用者資料幀，不可以學習MAC位址 |
2.3 P/A機制
在RSTP中，一個端口被指定成為指定端口後，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狀态。
2.4 邊緣端口
- RSTP裡，位于網絡邊緣的指定端口被稱為邊緣端口。
- 邊緣端口一般與使用者終端裝置直接連接配接，不與任何交換裝置連接配接。邊緣端口不接收配置BPDU封包，不參與RSTP運算，可以由Disabled狀态直接轉到Forwarding狀态，且不經曆時延，就像在端口上将STP禁用了一樣。但是，一旦邊緣端口收到配置BPDU封包，就喪失了邊緣端口屬性，成為普通STP端口，并重新進行生成樹計算，進而引起網絡震蕩。
2.5 RSTP收斂過程
RSTP BPDU：RSTP對此進行了改進，即在拓撲穩定後，無論非根橋裝置是否接收到根橋傳來的配置BPDU封包，非根橋裝置都會仍然按照Hello Timer規定的時間間隔發送配置BPDU，該行為完全由每台裝置自主進行。
- 每一台交換機啟動RSTP後，都認為自己是“根橋”，并且發送RST BPDU。所有端口都為指定端口，
處于Discarding狀态
- 交換機互相發送Proposal置位的RST BPDU。每個認為自己是“根橋”的交換機生成一個RST BPDU封包來協商指定網段的端口狀态，此RST BPDU封包的Flags字段裡面的Proposal位需要置位。當一個端口收到RST BPDU封包時，此端口會比較收到的RST BPDU封包和本地的RST BPDU封包。如果本地的RST BPDU封包優于接收的RST BPDU封包，則端口會丢棄接收的RST BPDU封包，并發送Proposal置位的本地RST BPDU封包來回複對端裝置。
- **交換機使用同步機制來實作端口角色協商管理。**當收到Proposal置位并且優先級高的BPDU封包時，接收交換機必須設定所有下遊指定端口為Discarding狀态。
如果下遊端口是Alternate端口或者邊緣端口，則端口狀态保持不變
- 當确認下遊指定端口遷移到Discarding狀态後，裝置發送RST BPDU封包回複上遊交換機發送的Proposal消息。在此過程中，端口已經确認為根端口，是以RST BPDU封包Flags字段裡面設定了Agreement标記位和根端口角色。
- 在P/A程序的最後階段，上遊交換機收到Agreement置位的RST BPDU封包後，指定端口立即從Discarding狀态遷移為Forwarding狀态。然後，下遊網段開始使用同樣的P/A程序協商端口角色。
2.6 鍊路故障/根橋失效
- 在STP中，當出現鍊路故障或根橋失效導緻交換機收不到BPDU時，交換機需要等待Max Age時間後才能确認出現了故障。
- 在STP中，當出現鍊路故障或根橋失效導緻交換機收不到BPDU時，交換機需要等待Max Age時間後才能确認出現了故障。
- 而在RSTP中，如果交換機的端口在連續3次Hello Timer規定的時間間隔内沒有收到上遊交換機發送的RST BPDU，便會确認本端口和對端端口的通信失敗，進而需要重新進行RSTP的計算來确定交換機及端口角色。