实验13 快速生成树协议RSTP

快速生成树rstp配置实验总结快速生成树（Rapid Spanning Tree Protocol，RSTP）是一种用于构建以太网的冗余拓扑的协议。

它是IEEE 802.1w标准中定义的一种快速生成树协议，相对于传统的生成树协议STP（Spanning Tree Protocol），RSTP具有更快的收敛时间和更高的效率。

在进行RSTP配置实验之前，首先需要了解RSTP的基本原理和工作方式。

RSTP通过选择一个主端口和备用端口来构建快速生成树，主端口用于转发数据，备用端口则处于阻塞状态以备份主端口。

当主端口发生故障或链路出现变化时，备用端口会迅速切换为主端口，以保证网络的连通性和冗余。

RSTP通过发送BPDU（Bridge Protocol Data Unit）消息来交换拓扑信息，并利用端口优先级和端口状态来选择主备端口。

在实际配置过程中，首先需要确保网络中的所有交换机都支持RSTP 协议。

然后，通过登录交换机的管理界面或命令行界面，进入交换机的配置模式。

接下来，按照以下步骤进行RSTP配置：1. 配置全局RSTP参数：设置全局RSTP参数，包括优先级、Hello 时间和最大转发延迟等。

优先级用于选择根交换机，Hello时间用于控制BPDU消息的发送频率，最大转发延迟用于控制端口状态的转换速度。

2. 配置端口RSTP参数：对每个端口进行RSTP参数的配置，包括端口优先级、端口类型和端口状态等。

端口优先级用于选择主备端口，端口类型可以设置为指定端口、非指定端口或备用端口，端口状态可以设置为指定端口、非指定端口、备用端口、阻塞端口或禁用端口。

3. 配置RSTP实例：将交换机的端口划分为多个RSTP实例，可以根据网络的需求进行相应的配置。

每个RSTP实例都有一个唯一的标识符，用于区分不同的实例。

4. 配置RSTP根交换机：选择一个交换机作为RSTP的根交换机，根交换机具有最高的优先级，负责控制整个网络的拓扑。

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。

石河子大学信息科学与技术学院<网络技术>课程设计成果报告2014—2015学年第一学期题目名称：利用快速生成树协议（RSTP）实现现交换机之间的冗余链路备份专业：计算机科学与技术班级：计科2012（一）班学号： 2012508013 学生姓名：蒋能凯指导教师：曹传东完成日期：二○一五年一月七日目录一课题介绍 ......................................................................................................................................................... - 3 -1.1 课题名称 ............................................................................................................................................... - 3 -1.2 课题简介 ............................................................................................................................................... - 3 -1.3 课题拓展 ............................................................................................................................................... - 3 - 二RSTP简介....................................................................................................................................................... - 3 - 三实验环境介绍 ................................................................................................................................................. - 5 -3.1 实验软硬件环境 ................................................................................................................................... - 5 -3.2 实验参数 ............................................................................................................................................... - 5 -3.3 实验拓扑图 ........................................................................................................................................... - 8 - 四实验内容 ......................................................................................................................................................... - 8 - 五实验详细步骤 ................................................................................................................................................. - 9 -5.1 绘制实验拓扑 ....................................................................................................................................... - 9 -5.2 交换机及PC的基本配置 .................................................................................................................... - 9 -5.3 Spanning-tree 的配置.......................................................................................................................... - 13 -5.3 链路测试 ............................................................................................................................................. - 14 - 六课题总结 ....................................................................................................................................................... - 17 - 附录A 参考文献................................................................................................................................................ - 18 -一课题介绍1.1 课题名称配置利用快速生成树协议（RSTP）实现交换机之间的冗余链路备份1.2 课题简介要求在CISCO Packet Tracer 模拟配置软件中仅使用命令窗口，不能使用对话框配置，本任务要求使用三台交换机（两种型号）两两之间构建冗余的两条链路，并通过修改设备优先级、最短路径开销、端口优先级等人为调整RSTP快速生成树协议过程，记录使用show、ping -t 命令查看某条路径断开后的情况。

生成树协议一、STP（Spanning-Tree Protocol）在上图所示的网络环境中，当交换机之间连有多条链路时，将存在一定的问题，如SW1的MAC地址表中会显示接口F0/1与主机A相对应，而当数据发往SW2后，SW2的MAC地址表则记录接口F0/23与主机A相对应，当SW2再次将流量从接口F0/24发回SW1时，SW1的MAC地址表又会记录接口F0/24与主机A相对应。

因此可以看出，当交换机之间存在多条活动链路时，交换机将从不正常的接口上学习到MAC地址，导致MAC地址表的不正确与不稳定，并且还会导致重复的数据包在网络中传递，引起广播风暴，使网络不稳定。

为了防止交换机之间由于多条活动链路而导致的网络故障，必须将多余的链路置于非活动状态，即不转发用户数据包，而只留下单条链路作为网络通信，当唯一的活动链路不能工作时，再启用非活动链路，从而达到网络的冗余性。

要实现此功能，需要依靠生成树协议（STP）来完成，STP将交换网络中任何两个点之间的多余链路置于Blocking（关闭）状态，而只留一条活动链路，当使用中的活动链路失效时，立即启用被Block的链路，以此来提供网络的冗余效果。

STP并非思科私有协议，STP为IEEE标准协议，并且有多个协议版本，版本与协议号的对应关系如下：Common Spanning Tree (CST) = IEEE 802.1DRapid Spanning Tree Protocol (RSTP) = IEEE 802.1wPer-VLAN Spanning-Tree plus (PVST+) = Per-VLAN EEE 802.1DRapid PVST+ = Per-VLAN IEEE 802.1wMultiple Spanning Tree Protocol (MSTP) = IEEE 802.1s下面来详细介绍STP协议：在如上所示的网络环境中，不难看出，当所有主机都使用单条链路与一台核心相连时，只要不再增加其它额外设备与链路，就不可能存在环路。

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。

快速生成树配置实验目的：将两处的计算机网络通过两台交换机互联组成一个内部网络，为了提高网络的可靠性，用2条链路将交换机互联，现要在交换机上做适当配置，既提高网络安全性又避免环路。

实验内容：一、拓补图将PC1接入交换机SW1的f0/3接口IP地址配置为192.168.1.1/24将PC2接入交换机SW2的f0/3接口IP地址配置为192.168.1.2/24将PC3接入交换机SW3的f0/3接口IP地址配置为192.168.1.3/24交换机SW1的f0/1口与SW2的f0/1口相连交换机SW2的f0/2口与SW3的f0/1口相连交换机SW3的f0/2口与SW1的f0/2口相连二、代码：1、交换机SW1配置代码Switch>enableSwitch#configure terminalSwitch(config)#spanning-tree mode pvstSwitch(config)#spanning-tree vlan 1 priority 4096Switch(config)#end2、交换机SW2配置代码Switch>enableSwitch#configure terminalSwitch(config)#spanning-tree mode pvstSwitch(config)#spanning-tree vlan 1 priority 8192Switch(config)#end2、交换机SW3配置代码Switch>enableSwitch#configure terminalSwitch(config)#spanning-tree mode pvstSwitch(config)#spanning-tree vlan 1 priority 32768Switch(config)#end三、配置结果Switch#show spanning-tree（SW1）Switch#show spanning-tree（SW2）Switch#show spanning-tree（SW3）以上配置完成后结果，三台PC机可互相访问进入SW3配置界面将SW3与SW1连接的f0/2端口禁用（假设线路中有一根无法使用），三台PC机仍可互相访问Switch(config)#int f0/2Switch(config-if)#shutdown。

实验八、九生成树配置—生成树协议STP和快速生成树协议RSTP一．实验名称生成树协议STP、快速生成树RSTP二．实验目的理解生成树协议STP和快速生成树协议RSTP三．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联组成内部校园网，为了提高网络的可靠性，网络管理员用2条链路将交换机互联，现要在交换机上做适当配置，使网络避免环路。

本实验以2台S3550-24交换机为例，2台交换机分别命名为SwitchA和SwitchB。

PC1和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。

四.实验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。

五.实验步骤1.生成树协议STP步骤1.在每台交换机说那个开启生成树协议。

SwitchA>enable 14Password:SwitchA#configure terminalEnter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.SwitchA(config)#spanning-tree2009-10-16 19:10:41 @5-CONFIG:Configured from outbandSwitchA(config)#end2009-10-16 19:10:43 @5-CONFIG:Configured from outband验证测试：验证生成树协议已经开启SwitchA#show spanning-treeStpVersion : MSTPSysStpStatus : EnabledBaseNumPorts : 24MaxAge : 20HelloTime : 2ForwardDelay : 15BridgeMaxAge : 20BridgeHelloTime : 2BridgeForwardDelay : 15MaxHops : 20TxHoldCount : 3PathCostMethod : LongBPDUGuard : DisabledBPDUFilter : Disabled###### MST 0 vlans mapped : AllBridgeAddr : 00d0.f8ff.837cPriority : 32768TimeSinceTopologyChange : 0d:0h:6m:47s TopologyChanges : 0DesignatedRoot : D0F8FF837CRootCost : 0RootPort : 0CistRegionRoot : D0F8FF837CCistPathCost : 0SwitchA#show spanning-tree interface fastethernet 0/1PortAdminPortfast : DisabledPortOperPortfast : DisabledPortAdminLinkType : autoPortOperLinkType : point-to-pointPortBPDUGuard: DisabledPortBPDUFilter: Disabled###### MST 0 vlans mapped : AllPortState : discardingPortPriority : 128PortDesignatedRoot : D0F8FF837CPortDesignatedCost : 0PortDesignatedBridge : D0F8FF837CPortDesignatedPort : 0000PortForwardTransitions : 0PortAdminPathCost : 0PortOperPathCost : 0PortRole : disabledPort步骤2：设置生成树模式SwitchA#configure terminalEnter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. SwitchA(config)#spanning-tree mode stp2009-10-16 19:12:31 @5-CONFIG:Configured from outband SwitchA(config)#end2009-10-16 19:12:33 @5-CONFIG:Configured from outband 验证测试：验证生成树协议模式为802.IDSwitchA#show spanning-treeStpVersion : STPSysStpStatus : EnabledBaseNumPorts : 24MaxAge : 20HelloTime : 2ForwardDelay : 15BridgeMaxAge : 20BridgeHelloTime : 2BridgeForwardDelay : 15MaxHops : 20TxHoldCount : 3PathCostMethod : LongBPDUGuard : DisabledBPDUFilter : DisabledBridgeAddr : 00d0.f8ff.837cPriority : 32768TimeSinceTopologyChange : 0d:0h:8m:30s TopologyChanges : 0DesignatedRoot : D0F8FF837CRootCost : 0RootPort : 0SwitchA#configure terminalEnter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. SwitchA(config)#spanning-tree priority 40962009-10-16 19:13:14 @5-CONFIG:Configured from outband SwitchA(config)#end2009-10-16 19:13:17 @5-CONFIG:Configured from outband SwitchA#show spanning-treeStpVersion : STPSysStpStatus : EnabledBaseNumPorts : 24MaxAge : 20HelloTime : 2ForwardDelay : 15BridgeMaxAge : 20BridgeHelloTime : 2BridgeForwardDelay : 15MaxHops : 20TxHoldCount : 3PathCostMethod : LongBPDUGuard : DisabledBPDUFilter : DisabledBridgeAddr : 00d0.f8ff.837cPriority : 4096TimeSinceTopologyChange : 0d:0h:9m:13sTopologyChanges : 0DesignatedRoot : D0F8FF837CRootCost : 0RootPort : 0在SwitchB上做完验证后，将两个交换机的接口1和接口2分别连起来，然后再将其网线换到右端，将其另一端接到交换机上，然后进行ping连接，运行cmd，ping 192.168.0.53,可以看到先是连接着的，若把1接口拔掉，就会出现30个丢包信息。

rstp快速生成树协议总结
RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）是一种快速生成树协议，用于在网络中建立冗余路径，以防止环路并提供冗余的链路故障恢复机制。

以下是RSTP协议的总结：
1. 快速收敛：RSTP相比传统的生成树协议(STP)具有更快的收敛速度。

它通过减少端口状态转换的时间来实现快速收敛，当网络拓扑发生改变时，RSTP能够更快地重新计算生成树，并将端口从阻塞状态转换为转发状态。

2. 端口状态：RSTP引入了三种新的端口状态，分别是指定端口（designated port）、根端口（root port）和备选端口（alternate port）。

指定端口是网络中最佳路径的一部分，用于传递数据；根端口是与根交换机直接相连的端口；备选端口是与指定端口相连的冗余路径上的端口。

3. 持续活动：RSTP通过发送BPDU（Bridge Protocol Data Unit）来保持网络中的持续活动。

BPDU包含了生成树相关信息，用于交换和更新网络中的拓扑信息，以确保生成树的正确性。

4. 快速端口转移：RSTP支持端口的快速转移。

当某个端口检测到另一个交换机的BPDU时，它会立即将该端口转换为指定端口，并中断旧的生成树计算。

5. 兼容性：RSTP是对传统生成树协议(STP)的改进，具有很好的兼容性。

RSTP可以在现有的STP网络中运行，并与STP设备进行互操作。

总之，RSTP协议通过提供更快的收敛速度和故障恢复机制，以及支持冗余路径的转发，提高了网络的可用性和可靠性。

它是一种广泛应用于以太网中的快速生成树协议。

快速生成树协议（RSTP）目录1.RSTP定义 (1)2.STP技术原理 (1)3.端口状态 (1)4.RSTP的P/A机制 (4)5.RSTP相对于STP的改进 (4)RSTP（生成树协议）1. RSTP定义快速生成树协议（rapid spanning Tree Protocol IEEE802.1w）是由生成树协议（STP IEEE802.1d）发展而来，该协议在网络结构发生变化时，能更快的收敛网络。

它比802.1d 多了两种端口类型：预备端口类型（alternate port）和备份端口类型。

2. STP技术原理RSTP是从STP发展而来，其实现基本思想与STP一致，但它更进一步处理了网络临时失去连通性的问题。

RSTP规定在某些情况下，处于Blocking状态的端口不必经历2倍的Forward Delay时延而可以直接进入转发状态。

如网络边缘端口（即直接与终端相连的端口），可以直接进入转发状态，不需要任何时延。

或者是网桥旧的根端口已经进入Blocking状态，并且新的根端口所连接的对端网桥的指定端口仍处于Forwarding状态，那么新的根端口可以立即进入Forwarding状态。

即使是非边缘的指定端口，也可以通过与相连的网桥进行一次握手，等待对端网桥的赞同报文而快速进入Forwarding状态。

当然，这有可能导致进一步的握手，但握手次数会受到网络直径的限制。

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ITU-T 802.1d标准的生成树协议STP及802.1w规定的快速生成树协议RSTP，收敛速度可达到1s。

3. 端口状态（1）STP（802.1d）端口状态STP定义了的5种端口状态：阻塞blocking、监听listening、学习learning、转发forwarding、关闭(disable)。

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。