快速生成树协议
生成树协议(STP)H3C_实验报告
二、RSTP
RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议） 是STP协议的优化版。其“快速”体现在，当一个端口被 选为根端口和指定端口后，其进入转发状态的延时在某种 条件下大大缩短，从而缩短了网络最终达到拓扑稳定所需 要的时间。
快速生成树协议较STP的改进之处：
（1）根端口的快速切换
如果旧的根端口已经进入阻塞状态，而且新的根端口 连接的对端交换机的指定端口处于转发状态，在新的拓扑 结构中的根端口可以立刻进入转发状态。
（2）边缘端口概念的引入
在STP协议里，对于连接主机的端口的状态改变，会 引起网络的不稳定，实际上连接主机的端口是不会引起网 络环路的，因此在STP协议的计算中可以不考虑这种端口 状态的变化。所以在RSTP中引入了边缘端口的概念。
<Sysname> system-view
[Sysname] stp enable
[Sysname] interface Ethernet1/0/1
[Sysname-Ethernet1/0/1] stp disable
桥到达根桥的最佳路径。 （3）指定端口（Designated Port）:每一个网段选择到根桥最
近的网桥作为指定网桥，该网桥到这一网段的端口为指定 端口。 （4）可选端口（Alternate Port）:既不是指定端口，也不是 根端口的端口。
4.生成树协议工作过程 STP协议的工作原理主要包括三个部分，一是确定根
配置
[B2] stp region-configuration
[B2-mst-region] region-name MSTP_1
第06章 RSTP(快速生成树协议)配置
第六章RSTP（快速生成树协议）配置6.1 生成树简介STP（Spanning Tree Protocol）是生成树协议的英文缩写。
STP的目的是通过协商一条到根交换机的无环路径来避免和消除网络中的环路。
它通过一定的算法，判断网络中是否存在环路并阻塞冗余链路，将环型网络修剪成无环路的树型网络，从而避免了数据帧在环路网络中的增生和无穷循环。
STP在网络中选择一个被称为根交换机的参考点，然后确定到该参考点的可用路径。
如果它发现存在冗余链路，它将选择最佳的链路来负责数据包的转发，同时阻塞所有其它的冗余链路。
如果某条链路失效了，就会重新计算生成树拓扑结构，自动启用先前被阻塞的冗余链路，从而使网络恢复通信。
MyPower S41xx以太网交换机所实现的快速生成树协议RSTP，是生成树协议的优化版。
其快速体现在根端口和指定端口进入转发状态的延时在某种条件下大大缩短，从而缩短了网络拓扑稳定需要的时间。
6.2 RSTP配置任务列表只有启动RSTP后各项配置任务才能生效，在启动RSTP之前可以配置设备或以太网端口的相关参数。
RSTP关闭后这些配置参数仍然有效。
RSTP 主要配置任务列表如下：◆启动/关闭设备RSTP 特性◆启动/关闭端口RSTP 特性◆配置RSTP 的工作模式◆配置交换机的Bridge 优先级◆配置交换机的Forward Delay 时间◆配置交换机的Hello Time时间◆配置交换机的Max Age 时间◆配置交换机路径耗费值的版本号◆配置特定端口是否可以作为EdgePort◆配置端口的Path Cost◆配置端口的优先级◆配置端口是否与点对点链路相连◆配置端口的mCheck 变量6.2.1 启动/关闭设备RSTP特性配置命令spanning-tree {enable|disable}【配置模式】全局配置模式。
【缺省情况】缺省RSTP功能是“enable”。
6.2.2 启动/关闭端口RSTP特性为了灵活的控制RSTP工作，可以关闭指定以太网端口的RSTP特性，使这些端口不参与生成树计算。
stp-rstp-mstp-对比
STP（生成树协议）、RSTP（快速生成树协议）、MSTP（多生成树协议），这三个协议都是二层交换网络中为了防止环路和实现链路冗余而设计的，他们之间有什么区别与联系呢？本文为您详细介绍。
STP、RSTP、MSTP基本概念1、STP（802.1d）STP协议生来就是为了冗余而存在的，单纯树型的网络无法提供足够的可靠性，由此我们引入了额外的链路，这才出现了环路这样的问题。
但单纯是标准的802.1D STP协议并不能实现真正的冗余与负载分担。
STP为IEEE 802.1D标准，它内部只有一棵STP tree，因此必然有一条链路要被blocking，不会转发数据，只有另外一条链路出现问题时，这条被blocking的链路才会接替之前链路所承担的职责，做数据的转发。
无论怎样，总会有一条链路处于不被使用的状态，冗余是有了，但是负载分担是不可想象的。
cisco对STP做了改进，它使得每个VLAN都运行一棵stp tree，这样第一条链路可以为vlan 1 2 3服务，对vlan 4 5 6 blocking，第二条链路可以为vlan 4 5 6 forwarding，对vlan 1 2 3关闭，无形中实现了链路的冗余，负载分担。
这种技术被称之为PVST+随着网络的发展，人们发现传统的STP协议无法满足主备快速切换的需求，因为STP协议将端口定义了5种状态，分别为：blocking listening learning forwarding disabling，想要从blocking切换至forwarding状态，必需要经过50秒的周期，这50秒我们只能被动地去等待。
20秒的blocking状态下，如果没有检测到邻居发来的BPDU包，则进入listening，这时要做的是选举Root Bridge、Designate Port、Root Port，15秒后，进入learning，learning状态下可以学习MAC地址，为最后的forwarding做准备，同样是15秒，最后到达转发状态。
8 快速生成树配置[10页]
![8 快速生成树配置[10页]](https://img.taocdn.com/s3/m/7861b30faef8941ea66e0558.png)
8快速生成树配置【实验名称】快速生成树协议RSTP的配置。
【实验目的】理解快速生成树协议RSTP的配置及原理。
【背景描述】某学校为了开展计算机教学和网络办公，建立了一个计算机教室和一个校办公区，这两处的计算机网络通过两台交换机互连组成内部校园网，为了提高网络的可靠性，网络管理员用2条链路将交换机互连，现要在交换机上做适当配置，使网络避免环路。
本实验以两台交换机为例，两台交换机分别命名为SwitchA、SwitchB。
PC1与PC2在同一个网段，假设IP地址分别为192.168.0.137，192.168.0.136，网络掩码为255.255.255.0。
【实现功能】使网络在有冗余链路的情况下避免环路的产生，避免广播风暴等。
【实验设备】交换机（两台）、主机（两台）、直连线（4条）12【实验拓扑】图8按照拓扑图连接网络时注意，两台交换机都配置快速生成树协议后，再将两台交换机连接起来。
如果先连线再配置会造成广播风暴，影响交换机的正常工作。
【实验步骤】步骤1.交换机A 的基本配置。
Switch#configure terminalSwitch(config)#hostname switchA switchA(config)#vlan 10switchA(config-vlan)#name slaes switchA(config-vlan)#exitswitchA(config)#interface fastethernet0/3switchA(config-if)#switchport access vlan 10switchA(config-if)#exitswitchA(config)#interface range fastethernet 0/1-2switchA(config-if-range)#switchport mode trunk步骤2.交换机B 上的基本配置。
Switch#configure terminalSwitch(config)#hostname switchB switchB(config)#vlan 10switchB(config-vlan)#name slaesswitchB(config-vlan)#exitswitchB(config)#interface fastethernet0/3switchB(config-if)#switchport access vlan10switchB(config-if)#exitswitchB(config)#interface range fastethernet0/1-2switchB(config-if-range)#switchport mode trunk步骤3.配置快速生成树协议。
理解快速生成树协议(RSTP)
快速生成树协议（802.1w）注：本文译自思科的白皮书Understanding Rapid Spanning Tree Protocol（802.1w）.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 介绍Catalyst 交换机对RSTP的支持新的端口状态和端口角色端口状态（Port State）端口角色（Port Roles）新的BPDU格式新的BPDU处理机制BPDU在每个Hello-time发送信息的快速老化接收次优BPDU快速转变为Forwarding状态边缘端口链路类型802.1D的收敛802.1w的收敛Proposal/Agreement 过程UplinkFast新的拓扑改变机制拓扑改变的探测拓扑改变的传播与802.1D兼容结论---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 介绍在802.1d 生成树（STP）标准设计时，认为网络失效后能够在1分钟左右恢复，这样的性能是足够的。
随着三层交换引入局域网环境，桥接开始与路由解决方案竞争，后者的开放最短路由协议（OSPF）和增强的内部网关路由协议（EIGRP）能在更短的时间提供备选的路径。
思科引入了Uplink Fast、Backbone Fast和Port Fast等功能来增强原始的802.1D标准以缩短桥接网络的收敛时间，但这些机制的不足之处在于它们是私有的，并且需要额外的配置。
快速生成树协议（RSTP；IEEE802.1w）可以看作是802.1D标准的发展而不是革命。
实验五 快速生成树配置
实验五快速生成树配置实验目标理解生成树协议工作原理；掌握快速生成树协议RSTP基本配置方法；实验背景学校为了开展计算机教学和网络办公，建立的一个计算机教室和一个校办公区，这两处的计算机网络通过两台交换机互联组成内部校园网，为了提高网络的可靠性，作为网络管理员，你要用2条链路将交换机互连，现要求在交换机上做适当配置，是网络避免环路。
技术原理生成树协议（spanning-tree）,作用是在交换网络中提供冗余备份链路，并且解决交换网络中的环路问题；生成树协议是利用SPA算法，在存在交换机环路的网络中生成一个没有环路的属性网络，运用该算法将交换网络的冗余备份链路从逻辑上断开，当主链路出现故障时，能够自动的切换到备份链路，保证数据的正常转发。
生成树协议版本：STP、RSTP（快速生成树协议）、MSTP（多生成树协议）。
生成树协议的特点收敛时间长。
从主要链路出现故障到切换至备份链路需要50秒时间。
快速生成树在生成树协议的基础上增加了两种端口角色，替换端口或备份端口，分别作为根端口和指定端口。
当根端口或指定端口出现故障时，冗余端口不需要经过50秒的收敛时间，可以直接切换到替换端口或备份端口，从而实现RSTP协议小于1秒的快速收敛。
实验步骤新建packet tracer拓扑图默认情况下STP协议是启用的。
通过两台交换机之间传送BPDU协议数据单元。
选出跟交换机、根端口等，以便确定端口的转发状态。
图中标记为黄色的端口处于block堵塞状态。
设置RSTP。
查看交换机show spanning-tree状态，了解跟交换机和根端口情况。
通过更改交换机生成树的优先级spanning-tree vlan 10 priority 4096可以变化跟交换机的角色。
测试。
当主链路处于down状态时候，能够自动的切换到备份链路，保证数据的正常转发。
实验设备Switch_2960 2台；PC 2台；直连线（各设备互联）PC1IP: 192.168.1.2Submask: 255.255.255.0Gateway: 192.168.1.1PC2IP: 192.168.1.3Submask: 255.255.255.0Gateway: 192.168.1.1S1enshow spanning-treeconf thostname S1int fa 0/10switchport access vlan 10exitint rang fa 0/1 - 2switchport mode trunkexitspanning-tree mode rapid-pvst endS2enconf thostname S2int fa 0/10switchport access vlan 10 exitint range fa 0/1 - 2 switchport mode turnkexitspanning-tree mode rapid-pvst endshow spanning-treePC1ipconfigping -t 192.168.1.3S2enconf tint fa 0/1shut（查看PC1的ping情况是否正常）。
交换技术知识
学习目标
通过本章的学习，希望您能够：
了解中小企业网络中，交换网络部分面临的 问题及解决方法 掌握构建中小企业网络中的各种交换技术
交换网络中的问题
在交换机组成的网络里，所有主机都在同一个广播域中 一台主机发出的广播，其余所有主机都能够收到
广播域
解决方法——VLAN
通过VLAN技术可以分割广播域
VLAN的Trunk协议
不同的交换机之间
交换机要传输多个VLAN的通信，需要用专门 的协议封装或者加上VLAN ID，以便接收设备 能够区分数据帧所属的VLAN。 Trunk协议可以使交换机识别来自于不同VLAN 的帧，允许VLAN帧使用时分复用的方式占用 Trunk链路，跨越交换机通信。
IEEE802.1Q数据帧
目的,源MAC地址 2字节标记协议标识 2字节标记控制信息 类型,数据 重新计算帧检测序列
标记协议标识（TPID）:
固定值0x8100,表示该帧载有802.1Q标记信息
标记控制信息（TCI）:
Priority：3比特，表示优先级 Canonical format indicator：1比特，表示总线型以太网、FDDI、令牌环网 VlanID：12比特，表示VID，范围1－4094
交换机
1 2 3 4
广播帧 广播帧
交换机收到广 播帧后，只转 发到属于同一 VLAN 的 其 他 端口。
广播域
广播域
相同VLAN之间的通讯
（1）在单交换机上配置VLAN
VLAN（虚拟局域网）
• 虚拟局域网技术（VLAN）是一种得到较快发展的技术 。 • 此种技术的核心是通过路由和交换设备，在网络的物 理拓扑结构基础上建立一个逻辑网络，以使得网络中 任意几个LAN段或单站能够组合成一个逻辑上的局域 网。 • 支持VLAN的交换设备给用户提供了非常好的网络分段 能力，极低的报文转发延迟以及很高的传输带宽。 • 这种交换设备通常是第三层交换机或路由交换机。
快速生成树协议
快速生成树协议1. 简介快速生成树协议（Rapid Spanning Tree Protocol，简称RSTP）是一种用于构建和维护网络中的生成树的协议。
生成树是一个无环的拓扑结构，能够确保数据在网络中以最佳路径传输，避免了网络中的循环路径，提高了网络的可靠性和性能。
RSTP是对经典生成树协议（Spanning Tree Protocol，简称STP）的改进和优化，它的设计目标是在网络拓扑结构发生变化时，尽快地适应变化，并通过快速收敛恢复网络正常运行。
2. 生成树协议的背景在一个复杂的网络中，存在着大量的交换机和链路，如果不采取措施，很容易出现网络中的循环路径。
循环路径会导致数据包在网络中不断地循环传输，浪费了网络带宽和资源，甚至会导致网络的瘫痪。
为了解决这个问题，生成树协议应运而生。
生成树协议通过在网络中选择一棵无环的拓扑结构，将网络划分为一个主干路径和多个支线路径，确保数据只在主干路径上传输，避免了循环路径的问题。
3. RSTP的特点RSTP相对于STP具有以下几个特点：3.1 快速收敛当网络拓扑结构发生变化时，RSTP能够更快地收敛，恢复网络的正常运行。
RSTP引入了Port Roles（端口角色）和Port States（端口状态）的概念，通过优化根据端口角色和状态的变化，减少了收敛时间。
3.2 兼容STPRSTP是对STP的改进，它与STP保持了一定的兼容性。
RSTP可以与STP的设备进行交互，逐步替代STP，而无需对网络基础设施进行大规模的升级。
3.3 拓扑变化通告RSTP引入了拓扑变化通告机制，当网络发生拓扑变化时，会通过特定的消息通知其他设备。
这种机制能够快速地传播拓扑变化信息，加速网络的收敛过程。
3.4 多实例支持RSTP支持在一个物理设备上运行多个独立的生成树实例。
这种支持使得网络管理员能够根据实际需求，灵活地构建多个生成树，提高网络的可用性和性能。
4. RSTP的工作原理RSTP的工作原理可以概括为以下几个步骤：4.1 生成树根选举在RSTP网络中，首先需要选举出一台交换机作为生成树的根节点（Root Bridge）。
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快速生成树协议
快速生成树协议（Rapid Spanning Tree Protocol，RSTP）是一种用于构建以太
网局域网的网络协议，它的主要作用是防止网络中出现环路，从而保证网络的正常运行。
RSTP是IEEE 802.1w标准中定义的，它是STP（Spanning Tree Protocol）的改进版本，具有更快的收敛速度和更好的性能。
RSTP的工作原理主要包括端口状态、BPDU（Bridge Protocol Data Unit）处理、端口角色和状态转换等方面。
首先，RSTP通过端口状态来实现快速收敛。
RSTP定义了三种端口状态，包括指定端口（designated port）、根端口（root port）和替代端口（alternate port）。
指定端口是指向网络中其他交换机的端口，根端口是指向网络中根交换机的端口，替代端口是备用端口，当根端口或指定端口失效时，替代端口可以迅速切换为指定端口或根端口，以保证网络的连通性。
其次，RSTP通过BPDU处理来实现快速收敛。
BPDU是交换机之间用来交换
信息的数据单元，通过BPDU交换，交换机可以建立起网络拓扑结构，并选择根
交换机、指定端口和根端口等。
RSTP通过优化BPDU的生成和处理流程，实现了
更快的收敛速度。
此外，RSTP通过端口角色和状态转换来实现快速收敛。
RSTP定义了端口的不同角色，包括根端口、指定端口、替代端口和禁止端口（disabled port）。
当网络
拓扑结构发生变化时，交换机会根据新的拓扑结构重新选择端口的角色和状态，从而实现快速收敛。
总的来说，RSTP通过优化端口状态、BPDU处理和端口角色和状态转换等方面，实现了更快的收敛速度和更好的性能，从而保证了网络的正常运行。
在实际应用中，RSTP可以应用于各种规模的以太网局域网中，包括企业内部
网络、数据中心网络、校园网络等。
通过部署RSTP，可以有效地防止网络中出现
环路，提高网络的可靠性和稳定性。
总之，快速生成树协议是一种重要的网络协议，它通过优化网络拓扑结构、快
速收敛等方式，保证了网络的正常运行。
在实际应用中，RSTP可以发挥重要作用，提高网络的可靠性和性能，是网络工程师必须要掌握的技术之一。