4.3.1 实验目的
（1）理解STP和RSTP的主要特点与区别
（2）理解RSTP的交换机端口角色
（3）理解RSTP的交换机端口状态的变化
（3）掌握RSTP的配置
4.3.2 实验原理
1.STP的缺陷
STP的最大缺陷表现在收敛速度上。当拓扑发生变化，新的配置信息要经过一定的延时才能传播到整个网络，这个延时默认为15秒。STP的端口状态有五种，分别为：禁用、阻塞、侦听、学习和转发，一个端口从阻塞到转发状态，最长收敛时间可达50s。由此可见，802.1d的STP协议无法满足现代交换网络对故障快速响应的需求。
2.RSTP
为了解决这个缺陷，RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）协议也就是802.1w标准被提出，作为STP的补充。RSTP协议主要做了三点重要改进，收敛时间大大提高，最快可达1s。
第1点：增加端口类型。原来STP中只有：根端口、指定端口和阻塞端口等三种类型。RSTP为根端口和指定端口设置了快速切换用的替换端口（alternate port）和备份端口（backup port）。这两种端口属于阻塞（Blocking）类型。当根端口/指定端口失效情况下，替换端口/备份端口会无时延进入到转发状态。
第2点：减少端口状态。STP中存在5中端口状态，在RSTP中只有丢弃、学习和转发等三种。
第3点：根据不同的端口类型，采用不同的收敛策略。
①边缘端口(edge port)，指和终端而不是交换机相连的端口。该端口可以直接进入转发状态，不需要任何时延，类似PVST+中的portfast。
②根端口(root port)。使用替换端口(alternate port)立即进入转发状态，无须任何时延。
③点对点端口(point-to-point port)，指只连接两个交换机的点对点链路的端口。该类端口可以通过和邻居握手协商端口状态，无须等待50s完成切换，缩短收敛时间。对于三个以上交换机共享的链路，下游网桥不会响应上游指定端口发出的握手请求，只能等待两倍的转发时延（30）才能进入转发状态。
RSTP大大提高了生成树的收敛时间，但是还是存在以下缺陷：
①整个网络只有一颗生成树，随着网络规模变化，收敛时间也会增大，拓扑改变影响范围大。
②链路阻塞不承载流量，造成带宽浪费。
在Cisco中，扩展了RSTP协议，使用快速的PVST+协议可以解决上述问题。当然，也可以使用MSTP协议，不过MSTP不在本教材讨论范围中。
3. 快速PVST+的配置
快速PVST+是Cisco版本的RSTP，支持VLAN之上的RSTP。默认情况下，Cisco的交换机会启动的PVST+协议。可以使用下面命令启动快速PVST+协议。
S3(config)#spanning-tree mode rapid-pvst
4.RSTP配置实例
配置说明：配置快速PVST+协议，要求S2为网络的根桥，S3为网络的次根桥。
步骤1：S1配置。
S1(config)#spanning-tree mode rapid-pvst
步骤2：S2配置。
S2(config)#spanning-tree mode rapid-pvst
S2(config)#spanning-tree vlan 1 root primary
步骤3：S3配置。
S3(config)#spanning-tree mode rapid-pvst
S3(config)#spanning-tree vlan 1 root secondary
步骤4：结果与测试。
①查看S1的生成树结果。
S1#show spanning-tree
VLAN0001
Spanning tree enabled protocol rstp // 生成树模式为RSTP
Root ID Priority 24577
Address 0001.965D.8435
Cost 19
Port 1(FastEthernet0/1)
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Bridge ID Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1)
Address 00D0.BC84.955B
Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
Aging Time 20
Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/1 Root FWD 19 128.1 P2p
Fa0/2 Altn BLK 19 128.2 P2p
/* Fa0/2为Altn，即是替换端口，目前处于BLK(阻塞)状态，端口类型为P2P，点对点
端口*/
将S1的Fa0/1端口禁用，再使用show spanning-tree 观察S1的生成树收敛情况。
S1(config)#int f0/1
S1(config-if)#shutdown // 禁用端口
S1#sh spanning-tree
VLAN0001
Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa0/2 Root FWD 19 128.2 P2p
可以看到Fa0/2端口立刻转变为Root类型端口，端口状态也立刻转变为Forward状态，没有任何时延，说明RSTP的收敛速度比STP的提高很多。