1.快速生成树概述
STP给透明网桥带来了新生，但是随着应用的深入和网络技术的发展，它的缺点在应用中也被暴露了出来。STP的主要的缺陷表现在收敛速度上。
当拓扑发生变化新的配置消息要经过一定的时延才能传播到整个网络这个时延称为For-ward Delay，默认值是15s。在所有网桥收到这个变化的消息之前，若旧拓扑结构中处于转发的端口还没有发现自己应该在新的拓扑中停止转发，则可能存在临时环路。为了解决临时环路的问题生成树使用了一种定时器策略，即在端口从阻塞状态到转发状态中间加上一个只学习MAC地址，但不参与转发的中间状态，即Learning。两次状态切换的时间都是Forward Delay。这样就可以保证在拓扑变化的时候不会产生临时环路。但是这个看似良好的解决方案实际上带来的却是至少两倍Forward Delay的收敛时间。
为了解决STP的这个缺陷，IEEE推出了802.1w协议标准作为对802.1d标准的补充，在IEEE 802.1w标准里定义了一种快速生成树协议RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）。RSTP在STP基础上作了三点重要改进，使收敛速度最快保证在1s以内：
1）沿袭了根端口和指定端口外，还定义了快速切换用的替换端口（Alternate Port，当根端口失效，替换端口立刻变为根端口）和备份端口（Backup Port，当一台交换机有两个端口都连接在一个LAN上，那么高优先级的端口为指定端口Designated Port，低优先级的端口为备份端口）。两种角色当根端口/指定端口失效的情况下，替换端口/备份端口就会无时延地进入转发状态。
2）在只连接了两个交换端口的点对点链路（Point to Point）中指定端口只需与下游网桥进行一次握手就可以无时延地进入转发状态（Forwarding）。802.1w协议只适用于点到点链接。在介质共享的情况下，802.1w协议将转换成802.1d运行。
3）直接与终端相连而不是和其他网桥相连的端口定义为边缘端口（Edge Port）。边缘端口可以直接进入转发状态不需要任何延时。由于网桥无法知道端口是否是直接与终端相连所以需要人工配置。
SCALANCE X-300/400系列的交换机支持STP和RSTP。在使用STP和RSTP时，需要禁止HSR（高速冗余环网）。RSTP向下兼容STP，RSTP在使用时，注意数据终端之间的交换机个数不能超过7个，防止重构收敛太慢或不稳定。
图4-151 RSTP网络拓扑
2.快速生成树组态
网络拓扑由3台交换机Switch A、Switch B和Switch C组成。Switch B、Switch C彼此之间通过Port5.1和Port5.2相连成2条千兆链路，Switch C的Port9.1与Switch A的Port9.1进行百兆相 连。Switch A的Port9.2与Switch B的Port9.2进行百兆相连。PG/PC1、PG/PC2、PG/PC3分别与各自的交换机的Port11.1端口相连。RSTP网络拓扑如图4-151所示（连接前需要使能和配置RSTP）。
注意：对于SCALANCE X-400使能RSTP协议，首先要禁止环网冗余（HSR）。
（1）Switch A组态（未连线）
通过IE浏览器打开交换机Switch A的Web页面，输入用户名和密码，均为“admin”。依次单击目录树“Switch”→“Spanning Tree”，注意看右侧的生成树信息为默认信息，如图4-152所示。
图4-152 生成树信息
单击目录树“Switch”，使能“RSTP”，如图4-153所示。
图4-153 使能“RSTP”
这时，依次单击目录树“Switch”→“Spanning Tree”，可以看到使能RSTP后的信息，如图4-154所示。这时，发现选举的根桥就是它自身，Root ID=08-00-06-9C-36-F2。
图4-154 使能RSTP后的信息
（2）Switch B组态（未连线）
通过IE浏览器打开交换机Switch B的Web页面，输入用户名和密码，均为“admin”。依次单击目录树“Switch”→“Spanning Tree”，注意看右侧的生成树信息为默认信息，如图4-155。
图4-155 生成树信息
单击目录树“Switch”，使能“RSTP”，如图4-156所示。
图4-156 使能“RSTP”
这时，依次单击目录树“Switch”→“Spanning Tree”，可以看到使能RSTP后的信息。如图4-157所示。这时，发现选举的根桥就是它自身，Root ID=00-0E-8C-8B-DB-4D，因此可知Root ID（Switch B）﹤Root ID（Switch A）。
图4-157 使能RSTP后的信息
（3）Switch C组态（未连线）(www.xing528.com)
通过IE浏览器打开交换机Switch C的Web页面，输入用户名和密码，均为“admin”。在单击目录树“Switch”→“Spanning Tree”，注意看右侧的生成树信息为默认信息，如图4-158所示。
图4-158 生成树信息
单击目录树“Switch”，使能“RSTP”，如图4-159所示。
图4-159 使能“RSTP”
这时，依次单击目录树“Switch”→“Spanning Tree”，可以看到使能RSTP后的信息。如图4-160所示，这时，发现选举的根桥就是它自身，Root ID=00-0E-8C-8B-D4-E7，因此可知Root ID（Switch C）﹤Root ID（Switch B）﹤Root ID（Switch A）。
图4-160 使能RSTP后的信息
然后按照网络拓扑结构，连接网线。这时快速生成树算法生效选举，根桥，根端口，指定端口以及替换端口。查看Switch A，Switch B，Switch C的生成树的状态信息。
Switch A的交换机生成树信息如图4-161所示。
图4-161 交换机生成树信息Switch A
依次单击目录树“Switch”→“Spanning Tree”→“Ports”，查看端口信息，如图4-162所示。
图4-162 查看端口信息
Switch B的交换机生成树信息如图4-163所示。
图4-163 交换机生成树信息Switch B
单击目录树“Switch”→“Spanning Tree”→“Ports”，查看端口信息，如图4-164所示。
图4-164 查看端口信息
Switch C的交换机生成树信息如图4-165所示。
图4-165 交换机生成树信息Switch C
依次单击目录树“Switch”→“Spanning Tree”→“Ports”，查看端口信息，如图4-166所示。
图4-166 查看端口信息
由此，整个网络不再出现冗余链路，根据Switch A、Switch B、Switch C的生成树信息和端口状态可以得知：
1）对于整个介质冗余链路，由于每一台网桥具有相同的优先级，首先选择MAC地址小的作为根桥。这样会选择Root ID=00-0E-8C-8B-D4-E7，即Switch C作为根桥。
2）Switch B和Switch C有两条千兆链路，它们的Path Cost是一样的，Switch B再次根据Port ID来确定Switch A的Port5.1为根端口（Root Port），而Port5.2就为替换端口（Alter-nate Port）。替换端口为Blocking状态。Switch C上的连接端口全部是指定端口。
3）Switch B的Port9.2是指定端口，在Root ID大的一方被阻塞，这样会选择Switch A的Port9.2为阻塞端口，即Blocking状态。
4）任意断开一激活的连接线，发现网络的重构时间大约为1s。
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