什么是RSTP
Rapid Spanning Tree Protocol（RSTP），快速生成树协议，是传统Spanning Tree Protocol的升
级版本，由802.1D进化为802.1W。传统STP的收敛时间（Convergence Time）太慢，当有拓扑发生变化，
整个网络需要30秒或更多时间才能恢复到稳定状态，这是许多业务场景上无法接受的，例如股票证券交易
场景，每秒钟要进行上万甚至几十万笔交易，网络中断30秒足以造成重大事故。RSTP的出现就是为了缩短
收敛时间（Convergence Time），以适应更严苛的使用环境的需求。
这里假设大家已经了解传统STP与PVST。有关STP与PVST的介绍可以参考本站文章：
Spanning Tree Protocol(STP)生成树协议
STP默认Listening和Learning时间为15秒，端口由Down转为Up共需要30秒的时间，而RSTP则使用Synchro
nization的概念，交换机并非被动的等待接收根桥发来的BPDU来判断拓扑变化，而是主动与相邻的交换机进
行沟通，以最快的速度把拓扑信息传出去，这样就可以节省掉30秒的被动等待时间。 STP的Max Age默认为2
0秒，如果拓扑发生变化或其它原因导致BPDU不能到达Blocking端口，需要20秒才能将Blocking端口唤醒进
入到Listening状态，而RSTP由将此缩短为6秒（三个Hello Time）。
拓扑变化对比
当网络发生拓扑变化，无论是STP还是RSTP都会触发TC（Topology Change），提示网络中的所有交换机清
空MAC Table内失效的纪录。但是，STP与RSTP的机制是不同的，传统STP中，BPDU只会由根桥每2秒发送一
次，也就是Hello Time。然后一个传一个，传遍整个网络。 在RSTP中，每个交换机都会发送BPDU，同样也
是2秒发送一次，RSTP中的BPDU有keep-alive的作用，如果交换机的根端口（Root port）超过6秒钟都没有
收到对方的BPDU，就会做出以下动作：
● 如果有Alternate Port，立即将其升级为Root Port
● 如果没有Alternate Port，则把自己升级为Root Bridge并启动Synchronization Process
启用RSTP
1、Cisco交换机上默认启用的生成树协议为PVST，要设置成RSTP只需执行以下一条命令即可。注意RSTP与
PVST一样，都是Per VLAN的生成树。如下图，默认使用PVST时，协议为ieee，使用RSTP后，协议显示为
rstp。
SW1(config)# spanning-tree mode rapid-pvst
2、如下图，我们配置三台交换机使用PVST协议。下图中SW1为根桥， 所以两个端口为DP端口（Designa
ted Port）。SW3中的e0/1为AP端口（Alternate port），也就是被Blocking的端口。RSTP中保留了
STP的Root Port和Designated Port，选举方法与STP相同，同时加入了Alternate Port和Backup Po
rt的定义，加快收敛时间。
● Alternate Port:
没有成为Root port或Desg port的端口接收到来自其它交换机的Priority比自己高BPDU时，就会把自己
变成Altn port。Altn port将成为该交换机通往根桥的后备端口。
● Backup Port:
没有成为Root port或Desg port的端口接收到来自自己的BPDU时，就会成为Backup port，Backup port
成为该网段通往根桥的后备端口，如果在同一网段上同时拥有Altn port和Backup port，当Desg端口断掉
后，Backup port就会马上成为Desg端口，维持网络拓扑不发生变化。
3、RSTP的端口状态与STP相比，也得到了近一步的进化，RSTP将STP中的Disabled、Blocking和Listeni
ng合并成Discarding。Learning和Forwarding保持不变。也就是说Root port和 Desg port的状态是For
warding，而Altn port和Backup port的状态是Discarding。当Altn port和Backup port被启用时，它
们会立即进入Learning状态，并转为Forwarding。速度自然更快。
4、如果环境中的交换机都支持RSTP，则建议在使用RSTP时将环境中所有交换机都配置为使用RSTP，以达到
最佳效果。同时，RSTP也兼容PVST，如下图SW1、SW2、SW3使用RSTP模式，SW4使用PVST模式。在这种情况
下，我们来看一下SW2、SW3交换机上STP的状态。
5、可以看到SW2、SW3连接SW4的端口类型为Peer(STP)，表示在SW04上运行的生成树协议为STP。
RSTP Link Type
在RSTP中新增了Link Type的概念，Link Type分为三种，分别是Edge Port、Point to Point Non-
edge Port和Shared Non-edge Port。
● Edge Port
1、Edge Port是指连接主机Host的端口，也就是连接服务器等设备的网卡的端口，Edge Port允许端口由Di
scarding直接进入Forwarding状态，而且不会产生TCN报文，从而避免了交换机清空MAC Table。
2、这个功能其实就是STP中的portfast，设置方法也是相同的。如图我们将SW1的e0/3设为Edge port。
SW1(config)# int eth 0/3
SW1(config-if)# spanning-tree portfast
SW1(config-if)# end
SW1# show spanning-tree
3、可以看到e0/3的端口类型为Edge端口。
● Point to Point Non-edge Port
1、RSTP把Full Duplex的端口定义为Point to Point Non-edge Port。并会用RSTP与对方进行沟通，通
过使用Synchronization Process的方式。
2、如果端口已经是Full Duplex，但没有显示为P2P端口，则可以用命令强制修改。这里我们把e0/0修改为
P2P端口。
SW1(config)# int eth 0/0
SW1(config-if)# spanning-tree link-type point-to-point
3、可以看到e0/0的端口类型为P2P端口。
● Shared Non-edge Port
所有Half Duplex的端口会成为Shared Non-edge Port，只能用传统的STP方式沟通。
Synchronization Process(同步过程)
下面我们来看一下RSTP的同步过程，当有新交换机加入网络后，就会发起一个Synchronization来觉得自己
是否是根桥。我们还是以下图中的拓扑为例，在网络中新加入一台交换机SW5，连接到SW1中。这里有两种情
况，一种是新接入的交换机成为根桥，另一种情况是新接入的交换机不会成为根桥。
● 新接入交换机不会成为根桥的过程如下：
1、新加入的交换机SW5认为自己是根桥，并向邻近交换机SW1发出BPDU，此时双方的端口都处于Discarding
状态。
2、SW1收到BPDU后，查看SW5的Bridge Priority值并与自己的值进行对比（因为SW1是目前的根桥，如果其
不是根桥，会将此BPDU向其它交换机传递）。
3、SW1对比后发现SW5的值比自己的大，没有资格取代自己，回复SW5你没资格成为根桥，并告知SW5自己的
Bridge Priority值。
4、SW5收到SW1的回复后确认自己落选，将自己的端口设置为Root port，并立刻开始Learning并进入Forwa
rding状态。
● 新接入交换机成为根桥的过程如下：
1、新加入的交换机SW5认为自己是根桥，并向邻近交换机SW1发出BPDU，此时双方的端口都处于Discardi
ng状态。
2、SW1收到BPDU后，查看SW5的Bridge Priority值并与自己的值进行对比（因为SW1是目前的根桥，如果
其不是根桥，会将此BPDU向其它交换机传递）。
3、SW1对比后发现SW5的值比自己的小，有资格取代自己。SW1知道根桥将发生改变，网络拓扑将发生无法
预知的改变，所以先把自己更有在Forwarding的Non-edge-Port转到Discarding状态，以免发生Loop。
4、SW1通知SW5你是新的根桥了，并把自己连接SW5的端口转变为Root port，并立刻开始Learning并进入
Forwarding状态。
5、SW1同时把这个消息向其它所有P2P端口传递出去，把消息传遍整个网络，告诉大家新老大来了，我已经
让位了，你们快来拜新老大。
6、网络中的其它交换机收到消息后，开始配合启动Synchronization，他们的Non-edge Port都会变成
Discarding状态。
7、先完成Synchronization的交换机会再向其它交换机传递消息。
8、这样直到最后一个交换机完成Synchronization，选出所有Altn端口。
通过上面的两个对比，可以留意新加入的交换机SW5不成为根桥和成为根桥在Synchronization过程中的区
别，可以看到SW5成为根桥后对网络的拓扑变化有一定的影响，过程也复杂一些。
