华为HCIP交换-RSTP_简述根端口快速切换机制

MSTP 802.1W

为什么使用RSTP：

        随着网络的发展，用户对于网络质量的实时性要求越来越高，传统的STP由于收敛时间大约在20-50秒之间，无法满足用户对网络的需求，所以推出了802.1W（RSTP协议）。

RSTP如何改善收敛缓慢的问题？

        在RSTP中提出了几个快速收敛的机制，用于提高STP收敛速度。

        1、P/A机制；节省30秒

                让一条链路快速进入转发状态（只能在点对点的全双工链路上运行）

        2、根端口快速切换机制（UPlinkFast）；节省30秒 

                当RP故障之后，交换机从多个AP中重新选取出新的RP，直接过渡到转发状态。

        3、次级BPDU立即处理，结合P/A机制；

                        节省了20S                节省了30S

        4、EP（Edge Port）边缘端口（思科叫做portfast）

                当把交换机的一个接口设置为EP的时候，交换机一旦开机，STP进程在接口上运                        行，此时发现接口为EP，则会直接进入到转发状态，而无需等待30s时间。

[huawei-Gi0/0/1]stp edged-port enable  // 开启接口边缘端口特性

 使用边缘端口会有什么风险呢？

        环路风险，当把两个边缘端口连接到一起的时候，将会产生环路风险。

边缘端口如何防止环路的产生呢？

        边缘端口，默认不向外发送BPDU，当收到BPDU后，将会变成一个普通的端口，进入正常的STP选举。（变为普通端口，需要重启端口）边缘端口虽然有避免环路的机制，但是依然存在临时环路的可能（2S）。

什么是SYNC？

        SYNC也叫做同步变量置位，是RSTP在P/A协商的时候执行的一种动作，主要是为了防止临时环路的产生。

        动作：阻塞所有的非边缘指定端口。 

RSTP 3种端口状态

1 Discarding（丢弃状态）：不学习MAC地址，不转发数据，处理BPDU

2Learning（学习状态）：学习MAC地址，不转发数据，处理BPDU。

3Forwarding（转发状态）：学习MAC地址，转发数据，处理数据。

RSTP 4种端口角色：

RP（根端口）

DP（指定端口）

AP（Alternate Port）替代端口：

        从流量角度来看是根端口的一种备份端口；从BPDU接受角度来看是从另一个接口接收到了根桥的​​​​​​​​​​​​​​BPDU。

BP（Bcakup Port）备份端口：

        从用户角度来看是指定端口的一种备份；从BPDU角度来看是从另一个接口收到了自己发送的BPDU。

RSTP如何判断拓扑发生了变化？

 判断拓扑状态变化的唯一标准：一个非边缘端口迁移到Forwarding状态。

        为 本设备交换设备的所有非边缘指定端口（包括RP）启动一个TC While Timer，该计时器是Hello Time 的两倍。在这个时间内，清空状态发生变化的端口上学习MAC的地址。同时从启用了等待计时器的接口发送RST BPDU，其中TC置位。一旦TC While Timer 超时，则停止发送RST BPDU。

        其他交换设备接收到TC置位的RST BPDU后，清空除了接受端口和边缘端口以外，所有端口学习到的MAC地址，然后也为自己所有的非边缘端口和根端口启动TC While Timer，重复上述过程。

        如此，网络中就会产生RST BPDU的泛洪。

华为对于RSTP的改进

        RSTP超时时间：Hello TIme*3*时间因子（3）  18s ，不像STP一样依赖于MaxAge

[huawei]stp timer-factor ?// 修改时间因子
 
​[Huawei]stp timer max-age?  //修改STP的Maxage
  forward-delay  Specify forward delay
  hello          Specify hello time interval
  max-age        Specify max age
 
​

        边缘端口探测：在华设备中，默认开启，只要启用了RSTP的端口在（2*Hello Time +1）s之后没有收到BPDU，将会自动把接口设置为边缘端口。

        STP与RSTP兼容问题：当启用了RSTP的端口收到了STP BPDU，此时将会把接收到STP BPDU接口运行的STP模式改为STP。（新的向旧的兼容）只有当接口再次接收到RST BPDU之后，才会切换回RSTP。

 BPDU的安全特性：

        1）BPDU保护       

                 场景：在正常的网络中，一个EP是不可能收到任何BPDU报文的，一旦EP收到BPDU，那么就意味着网络产生了不在管理范围内的变化或者产生了攻击，那么此时将会导致二层网络产生不必要的问题。

                防止：可以针对边缘端口上开启BPDU保护功能，当一个EP开启BPDU保护之后，一旦收到了BPDU就会把收到BPDU的端口变为error-down状态，默认不会自动恢复，可人为设置自动恢复时间。

[Huawei]error-down auto-recovery cause bpdu-protection interval 30 //设置因为BPDU保护而进入error-down状态的自动回恢复功能，恢复时间为30秒。
[Huawei]stp bpdu-protection  // 全局下开启BPDU保护功能，针对所有边缘端口生效。

        2）根保护        

                场景：针对于不是边缘端口的DP接口，如果接入了优先级更高的交换机，那么将会导致二层网络产生震荡，此时可以使用根保护来解决这个问题，（如果端口接收到次优的BPDU不会发生任何改变）

                作用：强制一个接口永远为DP端口，不能变为RP端口，防止周围交换机成为根桥。

                恢复：当接口不在收到更优的BPDU之后，接口等待2个转发延迟时间（30秒），进入转发状态。

        3）环路保护   

                场景：当网络发生拥塞或者出现单向故障的时候，很有可能导致AP和RP在BPDU超时之后，依然没有收到任何BPDU报文，那么此时可能导致网络中出现单项环路的风险。此时可以在AP或者RP上开启环路保护功能。

                作用：当一个接口开启环路保护功能之后或者单向故障恢复将会进行P/A协商，之后进入转发状态。

[Huawei-G1/0/1]stp loop-protection  // 接口下开启环路保护

        4）防TC-BPDU攻击

                场景：正常情况下，交换机收到TC-BPDU之后将会窒息MAC地址表和ARP表项的删除动作，如果攻击者大量的向交换机发送伪造的TC BPDU，那么交换机将会频繁的执行MAC地址表和ARP表项的删除动作，将会对设备造成一定的负担。

                作用：可以在交换机上配置，单位时间内处理TC BPDU报文的次数，比如10s处理2次TC BPDu。其它超出处理次数的TC BPDU 交换机将不会处理，只会在定时器超时之后，处理一次（即执行MAC地址表和ARP表项删除动作一次）

                

[Huawei]stp tc-protection threshold x //设置单位时间内处理的次数 默认1次
[Huawei]stp tc-protection interval x  // 设置单位时间 默认2秒
[Huawei-G1/0/1]stp tc-protection enable // 接口下开启 防TC BPDU攻击