上期说到STP，这期说到RSTP，不得不说一下，STP虽然解决了环路问题，但是由于网络拓扑收敛速度慢，影响通信体验，
STP缺点如下：
- STP没有细致区分端口状态和端口角色，不利于学习和部署
- STP算法是被动算法，依赖定时器等待的方式判断拓扑变化，收敛速度慢。
- STP算法要求在稳定网络中由根桥发送配置BPDU报文，而其他设备进行处理，传遍整个STP网络。
根据STP不足，RSTP删除了3种端口状态，新增加了两种端口角色；此外RSTP还增加了一些增强特性和保护措施，实现网络的稳定和快速收敛。
1.端口角色
RSTP（802.1w）的端口角色有四种：根端口、指定端口、Alternate端口和Backup端口。根端口和指定端口的作用同STP，Alternate端口和Backup端口如下：
（1）从配置BPDU报文发送角度看：
Alternate端口就是由于学习到其他网桥发送配置BPDU报文而阻塞的端口。
Backup就是由于学习到自己发送的配置BPDU报文而阻塞的端口。
（2）从用户流量来看：
Alternate端口提供了从指定桥到跟的另一条可切换路径，是根端口的备份端口。
Backup端口作为指定端口的备份，提供了另一条从根桥到相应网段的备份链路。
2.端口状态
RSTP的状态，从STP的5种状态规划到现在的3种。根据端口是否转发用户流量和学习MAC地址来划分。
| 端口状态 | 说明 |
|---|---|
| Forwarding | 这种状态既处理用户流量又处理BPDU报文 |
| Learning | 这是一种过渡状态。在Learning状态，交换机会根据用户流量，构建MAC地址表，但不转发流量，所以叫学习状态，Learning只处理BPDU报文。 |
| – | – |
| Discarding | DIS状态只接受BPDU报文 |
3.报文类型和格式
在RSTP中仅有一种BPDU类型既RST BPDU，也就是RSTP中配置BPDU。
RST 配置BPDU基本和STP一致，但有一些小改变，type字段，配置BPDU类型不再是0而是2，所以运行STP的设备收到RST BPDU会丢弃，Flags字段，使用了原来保留的中间6位。
4.配置BPDU的处理。
STP：拓扑稳定后，根桥按照Hello Timer规定的时间间隔发送配置BPDU。其他非根设备在收到上游发来的配置BPDU后，才会触发发出配置BPDU这样就复杂并且缓慢。
RSTP：拓扑稳定后，无论是否接收到根桥设备发来的配置BPDU，非根桥设备仍然会按照Hello Timer规定的世间发送配置BPDU，该行为完全由每台设备自主进行。
更短的BPDU计时器，如果一个端口连续3个Hello Time时间没收到上游发送来的配置BPDU，那么该设备认为与邻居协商失败，而不是STP等待一个MAX Age
处理次等BPDU。当一个端口收到上游指定桥发来的RST BPDU报文时，该端口会进行一个与自己储存的RST BPDU比较。如果储存的BPDU优先级高，那么会直接丢弃，立即回应自身储存的RST BPDU。
当上游设备收到下游设备回应的RST BPDU后，上游设备会根据报文中相应字段更新自己储存的RST BPDU。
P/A机制
STP指定端口可以很快完成选择，但是他要等到全拓扑端口角色全部确定，也就是说要等待至少一个Forward Delay所有端口才能进行转发。而RSTP目的就在于消除这个瓶颈，通过阻塞自己的非根端口来保证不会出现环路。而使用P/A机制加快了上游端口转到Forwarding状态的速度。
P/A机制要求两台交换设备之间链路必须是点到点全双工模式。一旦协商不成功，指定端口的选择就需要等待两倍的Forward Delay 协商过程与STP一样。
新链路连接成功后P/A机制协商如下：
1.P0,P1互为指定端口，相互发送RST BPDU，假设当S2的P1端口接收到更优的BPDU，意识到自己不再是指定端口而是根端口后，立即停止发送RST BPDU。
2.S1的P0端口马上进入discarding状态，立马发送P置位1的RST BPDU
3.当S2收到根桥发送来的P置位1的BPDU，立马将自己P3指定端口阻塞掉，（p2已经阻塞）P4边缘端口不参与计算。
4.P2和P3都进入discarding后S2向S1发送一个A置位的BPDU报文，当S1判断出这是S2发来的A置位的BPDU，S1的P0端口立马进入Forwarding状态，
下游交换机持续此操作。
（2）边缘端口（EP）：用于连接终端等设备，可以在端口up后直接进入Forwarding状态，不需要等待转发延时。在华为的STP优化后，也可以配置边缘端口，但是标准的STP没有此特性。
边缘端口的作用：1.可以直接进入转发状态，
2.当网络发生变化时，边缘端口可以保持转发状态，
（3）根端口快速切换
当自身的根端口失效后，AP端口可以直接转换为RP端口并进入转发状态，无需等待转发延时
6.拓扑变更机制
在RSTP中检测拓扑是否发生变化只有一个标准：一个非边缘端口迁移到Forwarding状态。一旦检测到变化，将进行如下处理。
- 为本交换机所有非边缘指定端口启动一个TC while Timer，该计时器是hello time的两倍时间，在这个时间内，清空所有端口上学习到的MAC地址，同时由非边缘端口向外发送RST BPDU，TC置位。一旦TCwhile Timer超时，则停止发送RST BPDU。
- 其他交换机接收到RST BPDU后，清空所有端口学习到的MAC地址，除了收到RST BPDU的端口，然后也为自己所有的非边缘指定端口，根端口启动TC while Timer 重复上述过程。
- 如此网络中就会产生RST BPDU的泛洪。
7.保护机制
| BPDU保护 | 交换机设备启动了BPDU保护功能后，如果边缘端口收到了RST BPDU，边缘端口将被erro-down，但是边缘端口属性不变，同时通知网管系统。 |
|---|---|
| 根保护 | 如果一个指定端口启用了root保护功能，其端口角色只能保持为指定端口，一旦启用了root保护功能的指定端口收到了优先级更高的RST BPDU，端口状态将变为discarding状态，不在转发报文，经过一段时间后（通常为两倍的转发延时。）如果端口再没收到优先级更高的RST BPDU那么端口状态自动恢复到Forwarding状态 |
| 环路保护 | 环路保护只能在根端口或者Alternate端口配置上生效，在启动了环路保护功能后，如果根端口或Alternate端口长时间收不到上游的RST BPDU时则会向网关发通知信息（如果是根端口则进入discarding状态）而阻塞端口会一直是阻塞状态，不转发报文从而不会再网络中形成环路，直到根端口或Alternate端口收到RST BPDU，端口正常恢复到Forwarding状态。 |
| – | – |
| 防TC-BPDU攻击 | 启用此功能后，在单位时间内交换机设备处理TC BPDU报文的次数可以配置，如果单位时间内，交换设备收到TC BPDU大于配置的数量，那么设备只会处理配置的数量，超出的TC报文，定时器到期后设备只对其同一处理一次，这样可以避免设备频繁的删除MAC表项和ARP表项。从而达到保护设备的目的。 |
注明：在华为优化STP中也可以使用这些保护机制但是标准STP不具备。
BPDU保护使用场景：当有人伪造RST BPDU报文，交换机会将边缘端口变为非边缘端口。重新引起生成树计算
根保护使用场景：由于网络中恶意攻击或者错误配置，网络中合法根桥会收到优先级更高的BPDU，从而引起网络拓扑变更，网络震荡。
环路保护使用场景：在运行 RSTP 协议的网络中，根 端口和其他阻塞端口状态是依 靠不断接收来自上游交换设备 的 RST BPDU 维持。
当由于链路拥塞或者单向链路 故障导致这些端口收不到来自 上游交换设备的 RST BPDU 时， 此时交换设备会重新选择根端 口。原先的根端口会转变为指 定端口，而原先的阻塞端口会 迁移到转发状态，从而造成交 换网络中可能产生环路。
防TC-BPDU攻击使用场景：交换机收到TC-BPDU后 会进行删除MAC地址表项和ARP表项，从而引起网络震荡，。如果有人 伪造 TC BPDU 报文恶意攻击交 换设备时，交换设备短时间内 会收到很多 TC BPDU 报文，频 繁的删除操作会给设备造成很 大的负担，给网络的稳定带来 很大隐患。
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