详解生成树协议STP RSTP

华为HCNA考试笔记：STP和RSTP部分STP（生成树协议）起源：为了提高可靠性，交换网络中会使用冗余的链路，但其会造成环路的产生，为了解决环路问题变有了 STP工作原理：通过阻塞端口来消除环路，并能够实现链路的备份的目的。

介绍：一个根桥两种度量： ID 和路径开销ID 分为桥 ID 和端口 ID，① I EEE802.1D标准中规定 BID 是由16 位的桥优先级（Bridge Priority ）与桥 MAC地址构成。

BID 桥优先级占据高 16 位，其余的低 48 位是 MAC地址。

②PID 由两部分构成的，高 4 位是端口优先级，低 12 位是端口号。

三要素选举：根桥、根端口、指定端口（每个物理网段必有一个指定端口，每个交换机有一个根端口，根桥端口不一定全为指定端口，如下图）四种比较原则：①桥ID、②根路径开销、③指定桥ID 、④端口ID五种端口状态：对于 STP 来说，影响端口状态和端口收敛有以下三个参数：1、 Hello Time （ 2s ）运行 STP协议的设备发送配置消息 BPDU的时间间隔，用于设备检测链路是否存在故障。

设备每隔Hello Time 时间会向周围的设备发送 hello 报文，以确认链路是否存在故障。

拓扑变化之后， TCN BPDU的发送不受这个计时器的管理。

2、 Forward Delay （15s ）STP采用了一种状态迁移机制，新选出的根端口和指定端口要经过2倍的Forward Delay 延时后才能进入转发状态，这个延时保证了新的配置消息传遍整个网络，从而防止了临时环路的产生。

3、 Max Age （20s ）检测 BPDU是否有效工作原理： STP的信息传输都是通过 BPDU实现的， BPDU报文被封装在以太网数据帧中，目的 MAC为： 01-80-C2-00-00-00 BPDU分为 :①配置 BPDU② TCN BPDU配置 BPDU的报文格式：Flags ：TCNBPDU是指在下游拓扑发生变化时向上游发送拓扑变化通知，直到根节点。

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。

stprstpmstp详解⼀ stp⽹络的冗余性设计主要包括两个⽅⾯：关键设备冗余，以及关键链路冗余。

如何在保证⽹络的冗余性情况下，消除⼆层环路，是本章的重点。

Stp（⽣成树协议）在802.1D中定义，RSTP（快速⽣成树协议）在802.1w中定义，MSTP（多⽣成树协议）在802.1s中定义。

1 STP基本概念（1）桥ID：每⼀台运⾏STP的交换机都拥有⼀个唯⼀的桥ID，该值⼀共8byte，包含16bit的优先级（⾼16bit）和48bit的桥MAC地址。

（2）根桥：STP的主要作⽤就是在整个交换⽹络中计算出⼀颗⽆环的STP树，其中树根即根桥很重要，STP的⼀系列计算均已根桥为参考点。

⼀个交换⽹络中只有⼀个根桥。

⽹络中最⼩桥ID的交换机将成为根桥，其次⽐较的是MAC地址，MAC地址最⼩的交换机将成为根桥。

（3）开销（Cost）与跟路径开销（Root Path Cost，RPC）：每⼀个激活了Stp的接⼝都会维护⼀个Cost值，⽤来计算RPC。

接⼝的缺省Cost除了与其速率，⼯作模式有关，还与交换机使⽤STP Cost计算⽅法有关。

华为交换机⽀持3种STP cost计算⽅法，分别为IEEE802.1D-1998标准，IEEE802.1t标准，以及华为的私有计算⽅法。

⽹络中所有STP设备使⽤的Cost计算⽅法要⼀致。

2 STP的基本操作过程STP通过4个步骤来保证⽹络中不存在⼆层环路（1）在交换⽹络中选出⼀个根桥（Root Bridge，RB）对于⼀个交换⽹络⽽⾔，正常情况下只会存在⼀个根桥，根桥的地位具有可抢占性。

（2）在每个⾮根桥上选取⼀个根接⼝（Root Port，RP）在⼀个交换⽹络中除了根桥，其他交换机都是⾮根桥，STP将为每个⾮根桥选举⼀个根接⼝，所谓根接⼝，实际上就是⾮根桥上所有接⼝中收到最优BPDU的接⼝，可以理解为交换机在STP树上朝向根桥的接⼝。

⾮根桥可能会有⼀个或者多个接⼝接⼊同⼀个交换⽹络，STP将在这些接⼝中选举出⼀个根接⼝。

RSTP协议深入了解快速生成树协议的快速收敛与恢复Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) 是一种用于局域网中的快速生成树协议。

它的主要目标是在网络拓扑发生变化时，实现快速的收敛和恢复，以确保数据的正常传输。

本文将深入探讨RSTP协议，包括其原理、特点以及快速收敛和恢复的机制。

一、RSTP协议原理与特点RSTP是基于Spanning Tree Protocol (STP) 的改进版，它在STP的基础上进行了优化，以提高网络的收敛速度和性能。

RSTP协议的主要原理是通过在网络中选择一条主干路径（Root Path）和多个备选路径（Alternate Path），以实现冗余和负载均衡。

它引入了新的端口状态，包括Discarding、Learning、Forwarding三个状态，以提高网络的收敛性能。

RSTP协议的特点包括：1. 快速收敛：RSTP协议通过链路状态变化的感知和决策机制，可以更快地收敛网络拓扑。

当网络中的链路发生变化时，RSTP能够快速重新计算生成树，并调整端口状态，以确保数据的正常传输。

2. 支持快速下线检测：RSTP协议引入了BPDU Guard机制，用于快速检测并禁用非法的下线连接。

当RSTP交换机接收到非法的BPDU 帧时，它会立即将相应的端口置为锁定状态，以防止环路的产生。

3. 多实例支持：RSTP协议支持多实例的特性，可以同时运行多个生成树实例。

这使得RSTP可以应对复杂的网络环境，并提供更灵活和可靠的拓扑改变和收敛机制。

二、RSTP的快速收敛机制RSTP协议的快速收敛机制主要包括以下几个方面：1. 快速端口切换：当网络中的某个端口出现链路故障时，RSTP能够快速检测到变化，并将其切换到备选路径上。

这样，数据包可以立即沿新的路径传输，无需等待生成树重新计算。

2. Proposal/Agreement机制：RSTP使用Proposal/Agreement机制来加快收敛速度。

stp rstp白皮书
STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）和RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议）都是网络中用于防止环路并确保冗余路径不导致数据包洪泛的协议。

1.STP（生成树协议）：
-STP是一种用于生成树拓扑的协议，最早定义在IEEE802.1D标准中。

-STP通过选择一条树状路径，将网络中的冗余路径阻塞，以防止环路的发生。

在拓扑变化时，STP需要一段时间来重新计算生成树，因此收敛速度相对较慢。

2.RSTP（快速生成树协议）：
-RSTP是对STP的改进，旨在提高网络收敛速度。

-RSTP引入了诸多优化机制，包括端口角色的转变、不同类型的BPDU（Bridge Protocol Data Unit）的使用、更快的端口收敛等。

这些改进使得RSTP能够更快地适应网络拓扑的变化，减少了网络在故障恢复时的收敛时间。

总体而言，RSTP是STP的一个改进版本，通过减少冗余计算和引入一些优化来提高网络收敛速度。

网络管理员可以选择使用STP或RSTP，具体取决于网络的需求和设备的支持。

更多详细信息可以查阅相关的IEEE802.1D和802.1w标准文档，这些文档包含了STP和RSTP的技术细节。

详解生成树协议STP/RSTP生成树协议是一种二层管理协议，它通过有选择性地阻塞网络冗余链路来达到消除网络二层环路的目的，同时具备链路的备份功能。

生成树协议和其他协议一样，是随着网络的不断发展而不断更新换代的。

“生成树协议”是一个广义的概念，并不是特指IEEE 802.1D中定义的STP协议，而是包括STP以及各种在STP基础上经过改进了的生成树协议。

STP/RSTP在网络发展初期，透明网桥的运用。

它比只会放大和广播信号的集线器聪明得多。

它的学习能力是把发向它的数据帧的源MAC地址和端口号记录下来，下次碰到这个目的MAC 地址的报文就只从记录中的端口号发送出去，除非目的MAC地址没有记录在案或者目的MAC地址本身就是多播地址才会向所有端口发送。

通过透明网桥，不同的局域网之间可以实现互通，网络可操作的范围得以扩大，而且由于透明网桥具备MAC地址学习功能而不会像Hub那样造成网络报文冲撞泛滥。

透明网桥也有它的缺陷，它的缺陷就在于它的透明传输。

透明网桥并不能像路由器那样知道报文可以经过多少次转发，一旦网络存在环路就会造成报文在环路内不断循环和增生，出现广播风暴。

为了解决这一问题，后来提出了生成树协议。

STP协议中定义了根桥（RootBridge）、根端口（RootPort）、指定端口（DesignatedPort）、路径开销（PathCost）等概念，目的就在于通过构造一棵自然树的方法达到裁剪冗余环路的目的，同时实现链路备份和路径最优化。

用于构造这棵树的算法称为生成树算法SPA （Spanning TreeAlgorithm）。

要实现这些功能，网桥之间必须要进行一些信息的交流，这些信息交流单元就称为配置消息BPDU（BridgeProtocol Data Unit）。

STP BPDU是一种二层报文，目的MAC是多播地址01-80-C2-00-00-00，所有支持STP协议的网桥都会接收并处理收到的BPDU报文。

生成树协议STP/RSTP1. 技术原理：STP的基本思想就是生成“一棵树”，树的根是一个称为根桥的交换机，根据设置不同，不同的交换机会被选为根桥，但任意时刻只能有一个根桥。

由根桥开始，逐级形成一棵树，根桥定时发送配置报文，非根桥接收配置报文并转发，如果某台交换机能够从两个以上的端口接收到配置报文，则说明从该交换机到根有不止一条路径，便构成了循环回路，此时交换机根据端口的配置选出一个端口并把其他的端口阻塞，消除循环。

当某个端口长时间不能接收到配置报文的时候，交换机认为端口的配置超时，网络拓扑可能已经改变，此时重新计算网络拓扑，重新生成一棵树。

2. 功能介绍：生成树协议最主要的应用是为了避免局域网中的网络环回，解决成环以太网网络的“广播风暴”问题，从某种意义上说是一种网络保护技术，可以消除由于失误或者意外带来的循环连接。

STP也提供了为网络提供备份连接的可能，可与SDH保护配合构成以太环网的双重保护。

新型以太单板支持符合IEEE 802.1d标准的生成树协议S TP及IEEE 802.1w规定的快速生成树协议RSTP，收敛速度可达到1s。

但是，由于协议机制本身的局限，STP保护速度慢（即使是1s的收敛速度也无法满足电信级的要求），如果在城域网内部运用STP技术，用户网络的动荡会引起运营商网络的动荡。

目前在MSTP 组成环网中，由于SDH保护倒换时间比STP协议收敛时间快的多，系统采用依然是SDH MS-SPRING或SNCP，一般倒换时间在50ms以内。

但测试时部分以太网业务的倒换时间为0或小于几个毫秒，原因是内部具有较大缓存。

SDH保护倒换动作对MAC层是不可见的。

这两个层次的保护可以协调工作，设置一定的“拖延时间”（hold-off），一般不会出现多次倒换问题。

3.VLAN对生成树的影响1、网络容错能力不强;2、报文在环路网络中容易增生和无限循环；3、不利在VLAN中实现流量负载均衡生成树协议运行生成树算法(STA).生成树算法很复杂，但是其过程可以归纳为以下3个步骤：（1）选择根网桥（2）选择根端口（3）选择指定端口关于选择根网桥：选择根网桥的依据是网桥ID，网桥ID由网桥优先级和网桥M AC地址组成。

生成树协议（STP）原理在许多交换机或交换机设备组成的网络环境中，通常都使用一些备份连接，以提高网络的健全性、稳定性。

备份连接也叫备份链路、冗余链路等。

备份链路使网络存在环路,环路问题是备份链路所面临的最为严重的问题，环路问题将会导致:广播风暴多帧复制MAC地址表的不稳定在局域网通信中，为了能确保网络连接可靠性和稳定性，常常需要网络提供冗余链路。

当一条通信信道遇到堵塞或者不畅通时，就启用备份链路。

为了解决冗余链路引起的问题，IEEE通过了IEEE 802.1d协议，即生成树协议生成树协议的发展过程划分成三代。

第一代生成树协议：STP/RSTP第二代生成树协议：PVST/PVST+第三代生成树协议：MISTP/MSTP一、STP工作原理术语：Bridge ID：每个交换机唯一的桥ID，由桥优先级和Mac地址组合而成（优先级+MAC地址）；Root path cost：交换机到根交换机的路径花费，以下简称根路径花费；Port ID：每个端口ID，由端口优先级和端口号组合而成；BPDU：交换机之间通过交换BPDU（Bridge Protocol Data Units，交换机协议数据单元）帧来获得建立最佳树形拓扑结构所需要的信息。

STP将一个环形网络生成无环拓朴的步骤：选择根网桥（Root Bridge）选择根端口（Root Ports）选择指定端口（Designated Ports）1、选择根网桥网桥ID是唯一的，交换机之间选择BID值最小的交换机作为网络中的根网桥选择根网桥的目的是为了给将生成的树形结构确定一个树根2、选择根端口在非根网桥上选择一个到根网桥最近的端口作为根端口选择根端口的依据是：根路径成本最低（是网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和）；直连的网桥ID最小；端口ID最小；路径成本根据链路带宽的高低规定：链路带宽（Mb/s）路径成本10 10016 6245 39100 19155 14622 61000 410000 23、选择指定端口在每个网段上，选择1个指定端口首先，根桥上的端口全是指定端口。

生成树协议STP和快速生成树协议RSTP的配置及原理生成树协议STP和快速生成树协议RSTP：生成树协议的由来：由于网络中会存在单点故障而导致网络无法访问，系统瘫痪，因此在网络中提供冗余链路即引入备份链路来解决单点故障问题，但是------这样做的好处是：减少单点故障，增加网络可靠性；缺点是：产生交换环路，会导致广播风暴、多帧复制、MAC地址表抖动。

因此生成树协议是为了提供冗余链路，解决环路问题（作用）。

生成树协议的原理：使冗余端口置于“阻塞状态”；网络中的计算机在通信时，只有一条链路生效；当原本的链路出现故障时，将处于“阻塞状态”的端口重新打开，从而确保网络连接稳定可靠。

实验目的：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拓扑：配置过程：（此实验需要先配置再连线，只能在真实机上做）生成树协议STP：1.开启生成树协议：（A和B同）switchA#configure terminal 进入全局配置模式switchA(config)#spanning-tree 开启生成树协议2.设置生成树模式：（A和B同）switchA(config)#spanning-treemode stp ！设置生成树模式为STP（802.1D）验证测试：验证生成树协议模式为802.1D3.验证生成树协议已经开启：（A和B同）switchA#showspanning-tree ！显示交换机生成树的状态switchA#showspanning-tree interface fastEthernet 0/1 ！显示交换机接口fastethernet0/1的状态switchA#showspanning-tree interface fastEthernet 0/2 ！显示交换机接口fastethernet0/2的状态4.测试结果：C:\Users\pdsu>ping -t192.168.10.1正在Ping192.168.10.1 具有32 字节的数据:请求超时。

常用的生成树协议：STP（Spanning Tree Protocol)由IEEE802.1D定义，RSTP(Rapidly Spanning Tree Protocol)由IEEE802.1W定义，MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol)由IEEE802.1S定义。

生成树严格意义上来讲属于应用层的东西，但是是为了解决二层的广播风暴问题，所以也可以看成是二层的东西。

STPSTP生成树计算原则：1.确定环路中的根桥。

根桥由BID（bridge ID)来确定（BID=2字节的网桥优先级+网桥的MAC地址构成，优先级默认为32768），具备最小的BID的交换机成为根桥。

2.确定根端口。

根端口选举原则是确定非根桥到根桥最小开销的端口。

（Root path cost).一般情况下，接口带宽越大则开销值越小。

选举原则：a.比较Root Path Cost（根路径开销），越小越优先，一样则b.端口上行交换机的Bridge ID（桥ID），越小越优先，一样则c.端口上行端口的Port Identifier，越小越优先（端口标识，端口标识号由1字节优先级+1字节端口号构成）3.确定指定端口。

为每个网段选出一个指定端口（Designated Port），指定端口为每个网段转发发往根交换机方向的数据，且转发由根交换机方向发往该网段的数据。

选举原则：a.比较Root Path Cost（根路径开销），越小越优先，相同则b.端口所属Bridge ID，越小越优先，相同则c.端口的Port ID。

4.确定阻塞端口。

环路中剩下的端口成为阻塞端口（Alternate Port),当指定端口有问题，就启用阻塞端口。

数据的转发路径：由下级非根交换机的指定端口到上级非根交换机的根端口，一直到根交换机的指定端口。

（这样就可以避免环路）STP端口状态描述状态数据帧MAC 生成树计算BPDU收发Disable No No No No NoBlocking No No No Yes No Listening No No Yes Yes YesSTP 有关的时间：Hello 2S,Max Age 20S,Forward Delay 15 S.从Listening 到Learning 要经过一个Forward Delay ，从Learning 到Forwarding 要经过一个Forward Delay 。

详解生成树协议STP/RSTP生成树协议是一种二层管理协议，它通过有选择性地阻塞网络冗余链路来达到消除网络二层环路的目的，同时具备链路的备份功能。

生成树协议和其他协议一样，是随着网络的不断发展而不断更新换代的。

“生成树协议”是一个广义的概念，并不是特指IEEE 802.1D中定义的STP协议，而是包括STP以及各种在STP基础上经过改进了的生成树协议。

STP/RSTP在网络发展初期，透明网桥的运用。

它比只会放大和广播信号的集线器聪明得多。

它的学习能力是把发向它的数据帧的源MAC地址和端口号记录下来，下次碰到这个目的MAC 地址的报文就只从记录中的端口号发送出去，除非目的MAC地址没有记录在案或者目的MAC地址本身就是多播地址才会向所有端口发送。

通过透明网桥，不同的局域网之间可以实现互通，网络可操作的范围得以扩大，而且由于透明网桥具备MAC地址学习功能而不会像Hub那样造成网络报文冲撞泛滥。

透明网桥也有它的缺陷，它的缺陷就在于它的透明传输。

透明网桥并不能像路由器那样知道报文可以经过多少次转发，一旦网络存在环路就会造成报文在环路内不断循环和增生，出现广播风暴。

为了解决这一问题，后来提出了生成树协议。

STP协议中定义了根桥（RootBridge）、根端口（RootPort）、指定端口（DesignatedPort）、路径开销（PathCost）等概念，目的就在于通过构造一棵自然树的方法达到裁剪冗余环路的目的，同时实现链路备份和路径最优化。

用于构造这棵树的算法称为生成树算法SPA （Spanning TreeAlgorithm）。

要实现这些功能，网桥之间必须要进行一些信息的交流，这些信息交流单元就称为配置消息BPDU（BridgeProtocol Data Unit）。

STP BPDU是一种二层报文，目的MAC是多播地址01-80-C2-00-00-00，所有支持STP协议的网桥都会接收并处理收到的BPDU报文。

RST P概要
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crazycat84@
二〇〇六年五月
天外飞仙一剑西来紫禁之巅月圆之夜
目录
1. 协议简介(Overview) (1)
1.1 开天辟地的第一代生成树协议：STP/RSTP (1)
1.2 聪明伶俐的第二代生成树协议：PVST/PVST+ 1.3 多实例化的第三代生成树协议：MISTP/MSTP (5)
(7)
1.4 生成树协议的未来之路 (9)
2. 基本概念(Definition) (9)
2.1 端口角色(Port Role) (9)
2.1.1 根端口(Root Port) (9)
2.1.2 指定端口(Designated Port) (9)
2.1.3 备份端口(Backup Port) (10)
2.1.4 替换端口(Alternate Port) (10)
2.2 端口状态(Port State) (10)
2.2.1 丢弃(Discarding) (11)
2.2.2 学习(Learning) (11)
2.2.3 转发(Forwarding) (11)
2.3 端口参数(Per-Port variables) (11)
2.3.1 端口ID(Port Identifier) (11)
2.3.2 边缘端口(Edge Port) (11)
2.3.3 链路类型(Link Type) (11)
I。

rstp生成树的工作原理-回复RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）是一种用于生成树网络拓扑的协议，它是基于IEEE 802.1D标准的Spanning Tree Protocol（STP）的改进版本。

RSTP通过快速的端口转换和拓扑信息的更新，提供了更快速和可靠的网络恢复能力。

本文将一步一步地介绍RSTP生成树的工作原理。

第一步：选举根桥（Root Bridge）在RSTP中，网络中的所有交换机都具有一个桥优先级（Bridge Priority）和一个桥ID（Bridge ID）。

根桥是网络中所有交换机中具有最小桥ID的交换机，它被选为生成树中的根。

交换机的桥ID由桥优先级和MAC地址组成。

桥优先级是一个16位的值，默认情况下为32768，每增加4096，优先级减小一级。

在选举根桥的过程中，交换机通过比较自己的桥ID和接收到的其他交换机的桥ID，选择具有最小桥ID的交换机作为根桥。

第二步：选举根端口（Root Port）在RSTP中，每个交换机都将选择一条与根桥连接的路径作为根端口。

根端口是指距离根桥路径上最近的交换机上的网络端口。

交换机通过比较自己到根桥的路径开销（Path Cost），选择具有最小路径开销的端口作为根端口。

路径开销是通过端口到交换机的链路速度和网络延迟来计算的。

端口到交换机的链路速度越高，路径开销越小；网络延迟越低，路径开销越小。

交换机通过接收到的BPDU消息中的路径开销信息，计算自己到根桥的路径开销，并选择具有最小路径开销的端口作为根端口。

第三步：选举设计端口（Designated Port）在RSTP中，每个交换机上除了根端口外，还可以存在多个设计端口（Designated Port）。

设计端口是指与邻居交换机连接的端口，它可以转发数据帧并维持生成树的拓扑结构。

交换机通过比较自己到根桥的路径开销和邻居交换机到根桥的路径开销，选择具有最小路径开销的端口作为设计端口。

RSTP协议解析快速生成树协议的工作原理与性能优化RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol），即快速生成树协议，是一种网络协议，用于在以太网网络中构建一个无环的拓扑结构，以避免数据包的循环传输。

本文将对RSTP协议的工作原理进行解析，并探讨如何优化性能。

一、RSTP协议的工作原理RSTP协议基于STP（Spanning Tree Protocol）协议，并作出了一些改进。

它通过端口状态的转换来快速收敛网络，并在拓扑发生改变时进行快速重新计算生成树。

RSTP协议中的端口状态包括以下几种：1. Disabled：端口被禁用，不参与生成树计算；2. Blocking：端口阻塞，不转发数据帧，但仍接收BPDU（Bridge Protocol Data Units）；3. Listening：端口监听，不转发数据帧，但接收BPDU，并进行协议的交互；4. Learning：端口学习，不转发数据帧，但接收BPDU，并记录MAC地址到端口的映射关系；5. Forwarding：端口转发，转发数据帧。

RSTP协议中使用的BPDU消息包含以下信息：1. Root ID：根桥的标识，由优先级和MAC地址组成；2. Bridge ID：交换机的标识，由优先级和MAC地址组成；3. Path Cost：路径开销，用于计算生成树；4. Port ID：端口的标识，用于在交换机上唯一标识端口。

RSTP协议的工作原理大致分为以下几个步骤：1. 选举根桥：交换机发送BPDU消息，根据Root ID和Bridge ID进行选举，选出拓扑中的根桥；2. 选举指定端口：交换机的端口根据BPDU消息中的Path Cost和Port ID进行选择，选出指定端口；3. 计算生成树：交换机根据根桥和指定端口信息生成生成树，将端口状态转换为相应的状态；4. 收敛网络：当拓扑发生改变时，交换机进行快速重新计算生成树，以保证网络的正常运行。

快速生成树协议快速生成树协议（Rapid Spanning Tree Protocol，简称RSTP）是一种用于计算构建和维护以太网局域网中的快速生成树的网络协议。

它是对传统生成树协议（STP）的改进，提供了更快的收敛时间和更高的网络性能。

RSTP的目标是在网络发生故障或拓扑变化时，快速计算和建立一棵无环的树形拓扑结构，以确保数据的快速和可靠的传输。

相比于STP，RSTP采用了一些新的机制和算法，使其能够更快速地适应网络变化并重新计算生成树。

RSTP中的一个重要概念是“端口角色”，每个网络设备上的端口可以被指派为根端口、设计桥端口、备份端口或非设计端口。

根端口是连接到树的根桥的端口，而设计桥端口是在某段链路上作为生成树中的唯一接口。

备份端口是在某段链路上作为冗余接口，以备份设计桥端口，而非设计端口则是未被选择为根端口或设计桥端口的端口。

RSTP通过发送和接收BPDU（Bridge Protocol Data Units）来实现生成树的计算和维护。

每个网络设备上的生成树进程都会生成和发送BPDU，其中包括设备的标识信息、优先级、端口角色和其他的网络信息。

通过BPDU的交换，网络设备可以共享拓扑信息，并根据收到的信息做出相应的决策。

RSTP的一个关键机制是“端口状态转换”。

当网络拓扑发生变化时，每个端口都会经历不同的状态转换过程，以确定其在生成树中的角色。

RSTP中定义了几种端口状态，包括：禁用、阻塞、学习、转发和备份。

在每个状态下，端口都有不同的功能和能力，以适应不同的网络环境和变化。

RSTP的另一个重要特性是“快速收敛”。

传统STP协议在网络拓扑变化时需要较长的收敛时间，而RSTP通过使用对拓扑变化更敏感的机制和算法，可以更快速地重新计算生成树，减少网络中断时间和数据传输的丢失。

这使得RSTP非常适用于对网络性能和可靠性要求较高的场景，如数据中心、企业网络等。

总结起来，快速生成树协议（RSTP）是一种用于计算构建和维护以太网局域网中快速生成树的协议。