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RSTP（端口角色+端口状态+工作机制）|||| 交换机接口分析

2022-08-03 08:50:00 【孤城286】

一、RSTP端口角色：

（1）讲解：

（2）端口角色图解：

二、端口状态

三、工作机制：

（1）RSTP协商机制（提议、同意）讲解：

六：交换机中接口前大写字母（E、F、G..）的含义与运行机制：

（注：与STP相同的知识点就不再细说，请读者前往以下链接：）

(45条消息) STP生成树（端口状态+端口角色+收敛机制）|||| STP优化技术（ uplinkfast技术+Portfast技术+backbonefast技术）详解_孤城286的博客-CSDN博客

STP和RSTP一样，都是所有vlan运行同一棵生成树

一、RSTP端口角色：

（1）讲解：

1、根端口（与STP相同）
2、指定端口（与STP相同）
3、替代端口—除了从RP端口收到来自根桥的BPDU，还能从其他接口收到来自根桥的BPDU，此接口为替代接口，处于阻塞状态。当一个好的链路出现故障，他会直接跳过15s的侦听和15s的学习直接进入转发状态。----相当于思科的uplinkfast特性
4、备份接口—从自己DP接口发送的BPDU，又从自己的另外一个接口收到，此接口为备份接口，处于阻塞状态。一旦链路发生变化，备份接口也是可以直接进入转发状态的

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（2）端口角色图解：

（注：图中端口角色均已标注）

替代接口：如图中sw3上的F0/6既能收到来自F0/3的BPDU又能收到来自发F0/5（根端口）的 BPDU，并且处于阻塞状态，当一个好的链路出现故障（如sw1和sw3之间的链路），则F0/6接口（替代接口）会直接进入到转发状态（没有侦听和学习）相当于uplinkfast技术

备份接口：当sw3的F0/8接口发出的BPDU从自己的F0/7接口收到，并且F0/7接口也处于阻塞状态，当一个好的链路出现故障，则F0/7接口（备份接口）会直接进入到转发状态（没有侦听和学习）

注：一般情况下，如果SW4连接的是PC的话，一般会在F0/9接口启用portfast技术和bpduguard安全特性，如果涉及到光口的话一般还会启用loopguard安全特性（如图）：

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二、端口状态

discarding---丢弃状态(把STP里面的阻塞状态和侦听状态合二为一）
learning-----学习状态
forward------转发状态

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三、工作机制：

（1）RSTP协商机制（提议、同意）讲解：

当一个交换机新增加一个链路到根桥，将互联的链路置为DP角色阻塞状态，同时由根桥交换机给这个新接入的交换机发送带有提议的BPDU，新交换收到这个带有提议的BPDU之后，启动同步操作，同步操作是：判断我这个新加入的交换机其他接口是不是阻塞接口或者是不是边缘接口，如果是则代表这些接口是同步的；如果不是同步接口则阻塞这个接口变成同步接口。当新加入的交换机所有接口为同步状态，这个新加入的交换机会给根桥发送带有同意的BPDU，授权根桥链接我的接口为转发状态，同时我连接根桥交换机的接口也会置为RP角色转发状态

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（2）RSTP协商机制过程分析：

过程分析：（注图中端口角色均已标注）

①当sw2新增一根链路到sw1（根桥）时，会将上下两个接口置为指定端口（DP），并且将其置为阻塞状态，如图F3/1和F2/1，

②然后同时由根桥交换机给这个新接入的交换机发送带有提议功能的BPDU，新交换收到这个带有提议的BPDU之后，启动同步操作：

判断我这个新加入的交换机其他接口是不是阻塞接口或者是不是边缘接口（portfast接口）（处于阻塞状态），如果是则交换机认为这些接口是同步的；
如果不是同步接口则阻塞这个接口使其变成同步接口。图中只有F0/8接口（边缘接口）与F2/1同步，所以要同步F0/4和F0/2，也就是说要把这两个接口变为阻塞状态，

③然后新加入的交换机（SW2）会给根桥发送带有同意功能的BPDU，授权根桥连接我的接口F2/1和F3/1为转发状态，同时我连接根桥交换机的接口F2/1也会置为RP角色转发状态。

然后sw2会接着发送带有提议功能的BPDU给SW3和sw4，然后分别与sw3和sw4分别执行同步操作，然后接着向sw2发送带有同意功能的BPDU，打开对应的链路，提议和同意的BPDU从一个点泛洪到所有交换机其他的点，以泛洪的方式扩展下去。（速度很快）（同意和提议机制——增加生成树的收敛速度）

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（3）拓扑改变机制（TC泛洪机制）

当一个好的链路出现故障（例如sw3和sw4之间的链路），那么他（sw4，由变化节点发送—0/6）会直接发送TC BPDU向全网泛洪（F0/6接口直接进入到转发状态），其他交换机在收到我的TC BPDU之后，会自动更新自己的mac地址表，重新去学习（不用等待30s了）

但是，我从F0/4接口学习到的mac地址会保留下来，因为sw2与sw4之间的链路一直是没有发生故障，而我从其他接口（比如F2/1、F0/8....）学习到的不会保留，立即删除，重新收敛重新学习.（TC泛洪机制——增加生成树的收敛速度）

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（4）BPDU老化时间

原来STP生成树里bpdu发送间隔时间是2s，老化时间为20s，现在在RSTP里面间隔时间为2s老化时间为6s，BPDU每隔2秒发送一次，连续三次（6s）收不到对方的BPDU，我执行BPDU的老化操作（BPDU老化时间——增加生成树的收敛速度）

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四、为什么RSTP生成树收敛快：

1、6秒左右，BPDU每隔2秒发送一次，连续三次收不到对方的BPDU，我执行BPDU的老化操作
2、继承了思科 uplinkfast、backbonefast Portfast快速收敛特性
3、利用RSTP里面的协商机制（提议、同意）进行快速转发切换，省略了15秒监听和15秒学习时间（快速转发切换条件是：这个链路必须是个点对点链路，而RSTP中看待一个链路为全双工模式（该接口收数据的同时能发，发数据的同时能收（六、中详解））则认为这个链路为点对点链路）
4、 ---拓扑改变机制：哪台交换机的链路发生变化，就从这台交换机发送TC BPDU，同时在接口启用TC等待计时器，一旦接口启用了TC等待计时器，这台交换机的RP也会去发TC BPDU,其他交换在收到TC BPDU之后会清空从所有接口学习到的MAC地址（除了收到TC报文的那个接口）执行MAC地址表快速重收敛学习（三、中的拓展部分）

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六：交换机中接口前大写字母（E、F、G..）的含义与运行机制：

E0/0	10M接口	只能工作在半双工模式（该接口发数据的同时不能收，收数据的同时不能收)（几乎被淘汰）可以通过配置修改为点对点链路 Switch(config)#spanning-tree mode rapid-pvst //启用RSTP协议 Switch(config)#int e0/1 Switch(config-if)#spanning-tree link-type point-to-point //强制修改此接口为点对点接口正常情况接口如果是全双工模式，RSTP则认为这个接口是个点对点接口	有效利用 5~10M
F0/0	100M接口	默认工作模式为全双工模式(该接口发数据的同时能收，收数据的同时能收) 如果该链路为全双工链路，生成树会认为为点对点链路，他就又能力在点对点链路，去实现快速的提议和同意的协商机制	有效利用 20M左右
G0/0	1000M接口
T0/0（万兆）	10G接口
	40G接口
	100G接口