一.STP:
在谈本主题之前,先简单的对STP(802.1d)做个回顾.STP是用于打破层2环路的协议,但这个协议有个最明显的缺点,就是当层2网络重新收敛的时候,至少要等待50秒的时间(转发延迟+老化时间).50秒的时间对于一个大型的层2网络来说,是一个漫长的过程(何况这只是个理论时间,实际情况还会更长).虽然CISCO对STP的这些缺点开发出了些弥补性的特性,比如Port Fast,Uplink Fast和Backbone Fast,用于加快层2网络的收敛时间.套用王朔的话"看上去很美".虽然这些"新"特性能够改善STP的一些不足,但是,这些特性是CISCO私有的,而非行业标准;此外,这些特性要求我们做额外的配置,如果缺乏对这些技术的理解,还有可能导致环路问题.

二.RSTP:
RSTP是IEEE 802.1w标准定义的,目的就是为了改进STP的一些不足,并且在某些情况下,RSTP要比之前所提到的那些Port Fast,Uplink Fast和Backbone Fast技术更为方便.但是在比较古老的交换机型号中比如CATALYST 2900XL/3500XL里,不支持RSTP与RPVST+(或叫PVRST+),还有些型号比如CATALYST 2948G-L3/4908G-L3,CATALYST 5000/5500和CATALYST 8500不支持RSTP.

802.1d标准中对端口状态的定义有:
1.监听(listening).
2.学习(learning).
3.堵塞(blocking).
4.转发(forwarding).
5.禁用(disabled).

802.1w标准中对端口状态的定义有:
1.丢弃(discarding).
2.堵塞(blocking).
3.转发(forwarding).
丢弃状态,实际上就类似802.1d中监听,学习和禁用状态的集合.

在802.1w中,根端口(root port,RP)和指定端口(designated port,DP)仍然得以保留;而堵塞端口被改进为备份端口(backup port,BP)替代端口(alternate port,AP).不过,生成树算法(STA)仍然是依据BPDU决定端口的角色.和802.1d中对RP的定义一样,到达根桥(root bridge)最近的端口即为RP.同样的,每个桥接网段上,通过比较BPDU,决定出谁是DP.一个桥接网段上只能有一个DP(同时出现两个的话就形成了层2环路).

在802.1d中,非RP和DP的端口,它的状态就为堵塞状态,这种状态虽然不转发数据,但是仍然需要接收BPDU来保持处于堵塞状态.AP和BP同样也是这样.AP提供了到达根桥的替代路径,因此,一旦RP挂掉后,AP可以取代RP的位置.BP也提供了到达同一桥接网段以及AP所不能保证到根桥连接性的冗余链路.

在RSTP里,BPDU的格式稍稍变化了一些,在802.1d里,BPDU只有两个标签选项:
1.拓扑改变(TC).
2.拓扑改变确认(TCA).
而RSTP中的BPDU采用的是版本2的BPDU,换句话说802.1d网桥将丢弃这种新的BPDU.这种新的BPDU,在原先的BPDU基础上增加了6个标签选项:

BPDU的处理方式,和802.1d也有些不同,取代原先的BPDU中继方式(非根桥的RP收到来自根桥的BPDU后,会重新生成一份BPDU朝下游交换机发送出去),802.1w里的每个网桥,在BPDU hello time(默认2秒)的时间里生成BPDU发送出去(即使没有从根桥那里接收到任何BPDU).如果在连续3个hello time里没有收到任何BPDU,那么BPDU信息将超时不被予以信任.因此,在802.1w里,BPDU更像是一种保活(keepalive)机制.即,如果连续三次未收到BPDU,那么网桥将认识它丢失了到达相邻网桥RP或DP的连接.这种快速老化的方式使得链路故障可以很快的被检测出来.

在RSTP里,类似Backbone Fast的下级BPDU(inferior BPDU)也被集成进去.当交换机收到来自RP或DP的下级BPDU时,它立刻替换掉之前的BPDU并进行存储:

如上图,由于C知道根桥仍然是可用的,它就立刻向B发送关于根桥的BPDU信息.结果是B停止发送它自己的BPDU,接收来自C的BPDU信息并将连接到C的端口做为新的RP.