【正文】 用（如語(yǔ)音和視頻）卻要求更快速的網(wǎng)絡(luò)融合。 為加速網(wǎng)絡(luò)融合并解決與生成樹(shù)和虛擬 LAN （ VLAN ）交互相關(guān)的地址可擴(kuò)展性限制的問(wèn)題， IEEE 委員會(huì)開(kāi)發(fā)了兩種新標(biāo)準(zhǔn)：在 IEEE 中定義的快速生成樹(shù)協(xié)議（ RSTP ）和在 IEEE 中定義的多生成樹(shù)協(xié)議（ MST ）。 本文介紹了 和 的主要特性、與傳統(tǒng)生成樹(shù)協(xié)議的互操作性，并提供了一些協(xié)議移植準(zhǔn)則建議。 IEEE 快速生成樹(shù)協(xié)議 IEEE 意識(shí)到原始 生成樹(shù)協(xié)議的融合特性與現(xiàn)代化的交換網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用相比是有差距的，為此設(shè)計(jì)了一種全新的 快速生成樹(shù)協(xié)議（ RSTP ），以解決 的融合問(wèn)題。 IEEE RSTP 的特點(diǎn)是將許多思科增值生成樹(shù)擴(kuò)展特性融入原始 中，如 Portfast 、 Uplinkfast 和 Backbonefast 。（瀏覽這些思科特性的 具體信息 ）通過(guò)利用一種主動(dòng)的網(wǎng)橋到網(wǎng)橋握手機(jī)制取代 根網(wǎng)橋中定義的計(jì)時(shí)器功能， IEEE 協(xié)議提供了交換機(jī)（網(wǎng)橋）、交換機(jī)端口（網(wǎng)橋端口）或整個(gè) LAN 的快速故障恢復(fù)功能。通過(guò)將生成樹(shù)“ hello ”作為本地鏈接保留的標(biāo)志， RSTP 改變了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的保留方式。這種做法使原始 fwddelay 和 maxage 計(jì)時(shí)器主要成為冗余設(shè)備，目前主要用于備份，以保持協(xié)議的正常運(yùn)營(yíng)。 除了下面章節(jié)中列舉的新概念外， RSTP 引入了新的 BPDU 處理和新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變更機(jī)制。每個(gè)網(wǎng)橋每次“ hello time ”都會(huì)生成 BPDU ，即使它不從根網(wǎng)橋接收時(shí)也是如此。 BPDU 起著網(wǎng)橋間保留信息的作用。如果一個(gè)網(wǎng)橋未能從相鄰網(wǎng)橋收到 BPDU ，它就會(huì)認(rèn)為已與該網(wǎng)橋失去連接，從而實(shí)現(xiàn)更快速的故障檢測(cè)和融合。 在 RSTP 中，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變更只在非邊緣端口轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)時(shí)發(fā)生。丟失連接——例如端口轉(zhuǎn)入阻塞狀態(tài)，不會(huì)像 一樣引起拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變更。 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變更通知（ TCN ）功能不同于 ，它減少了數(shù)據(jù)的溢流。在 中， TCN 被單播至根網(wǎng)橋，然后組播至所有網(wǎng)橋。 TCN 的接收使網(wǎng)橋?qū)⑥D(zhuǎn)發(fā)表中的所有內(nèi)容快速失效，而無(wú)論網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是否受到影響。相形之下， RSTP 則通過(guò)明確地告知網(wǎng)橋，溢出除了經(jīng)由 TCN 接收端口了解到的內(nèi)容外的所有內(nèi)容，優(yōu)化了該流程。 TCN 行為的這一改變極大地降低了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變更過(guò)程中， MAC 地址的溢出量。 端口作用 RSTP 在端口狀態(tài)（轉(zhuǎn)發(fā)或阻塞流量）和端口作用（是否在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中發(fā)揮積極作用）間進(jìn)行了明確的劃分。除了從 沿襲下來(lái)的根端口和指定端口定義外，還定義了兩種新的作用（見(jiàn)圖 1 ）： 圖 1 備份端口 ——用于指定端口到生成樹(shù)樹(shù)葉的路徑的備份，僅在到共享 LAN 網(wǎng)段有 2 個(gè)或 2 個(gè)以上連接，或 2 個(gè)端口通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)鏈路連接為環(huán) 路時(shí)存在。 替代端口 ——提供了替代當(dāng)前根端口所提供路徑、到根網(wǎng)橋的路徑。 這些 RSTP 中的新端口實(shí)現(xiàn)了在根端口故障時(shí)替代端口到轉(zhuǎn)發(fā)端口的快速轉(zhuǎn)換。下面的例子中詳細(xì)解釋了此過(guò)程。 端口狀態(tài) 端口的狀態(tài)控制轉(zhuǎn)發(fā)和學(xué)習(xí)過(guò)程的運(yùn)行。 RSTP 定義了 3 種狀態(tài)：放棄、學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)。根或指定端口在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中發(fā)揮著積極作用，而替代或備份端口不參與主動(dòng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)中，根和指定端口處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，替代和備份端口則處于放棄狀態(tài)。 快速融合概述 如前所述， RSTP 旨在盡快地將根端口和指定端口轉(zhuǎn)成轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，以及將替代和備份端口轉(zhuǎn)成阻塞狀態(tài)。為防止生成轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)路， RSTP 在網(wǎng)橋間采用了明確的“握手”功能，以確保端口作用在網(wǎng)絡(luò)中分配的一致性。 圖 2 圖 2 介紹了將端口轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)發(fā)前達(dá)成的協(xié)定 / 建議握手。當(dāng)鏈接激活時(shí)，“ P1 ”和“ P2 ”都成為處于放棄狀態(tài)的指定端口。 在這種情況下，“ P1 ”將向交換機(jī) A 發(fā)送一個(gè)建議 BPDU 。收到新 BPDU 后，交換機(jī) A 將確認(rèn)根交換機(jī)有較優(yōu)根成本。因?yàn)?BPDU 包含較高的根優(yōu)先級(jí)，交換機(jī) A 在將新的根端口“ P2 ”轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)前，會(huì)先啟動(dòng)同步機(jī)制。如果一個(gè)端口處于阻塞狀態(tài)或是一個(gè)邊緣端口（位于網(wǎng)橋 LAN 邊緣或連接到終端工作站），該端口與根信息同步。 端口 3 （“ P3 ”）已滿足上述要求，因?yàn)樗呀?jīng)是阻塞的。因此，不會(huì)對(duì)該端口采取任何行動(dòng)。但是，“ P4 ”是一種指定端口，需要阻塞。一旦交換機(jī) A 上的所有接口處于同步狀態(tài)，“ P2 ”就會(huì)承認(rèn)從前從根接收的建議，并可以安全地轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。在收到交換機(jī) A 的認(rèn)可后，根交換機(jī)將立即將“P1”轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)發(fā)。建議/協(xié)定信息的類似傳送波將從“ P4 ”傳播至網(wǎng)絡(luò)枝葉部分。 由于這種握手機(jī)制不依賴計(jì)時(shí)器，因此它可以快速地傳播至網(wǎng)絡(luò)邊緣，并在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變更后迅速恢復(fù)連接。如果協(xié)定并未復(fù)制建議信息，端口會(huì)轉(zhuǎn)換成 模式，并通過(guò)傳統(tǒng)聽(tīng)學(xué)順序轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。需要說(shuō)明的是， 協(xié)議只適用于點(diǎn)到點(diǎn)鏈接。在媒體共享的情況下， 協(xié)議將轉(zhuǎn)換成 運(yùn)行。 多生成樹(shù)協(xié)議 在 Cisco MISTP[ 多實(shí)例生成樹(shù)協(xié)議 ] 的推動(dòng)下， MST 通過(guò)將一些基于 VLAN 的生成樹(shù)匯聚入不同的實(shí)例，并且每實(shí)例只運(yùn)行一個(gè)（快速）生成樹(shù)，從而改進(jìn)了 RSTP 的可擴(kuò)展性。為確定 VLAN 實(shí)例的相關(guān)性， 引入了 MST 區(qū)域概念。每臺(tái)運(yùn)行 MST 的交換機(jī)都擁有單一配置，包括一個(gè)字母數(shù)字式配置名、一個(gè)配置修訂號(hào)和一個(gè) 4096 部件表，它與潛在支持某個(gè)實(shí)例的各 4096 VLAN 相關(guān)聯(lián)。作為公共 MST 區(qū)域的一部分，一組交換機(jī)必須共享相同的配置屬性。重要的是請(qǐng)記住，配置屬性不同的交換機(jī)會(huì)被視為位于不同的區(qū)域。 為確保一致的 VLAN 實(shí)例映射，協(xié)議需要識(shí)別區(qū)域的邊界。因此，區(qū)域的特征都包括在 BPDU 中。交換機(jī)必須了解它們是否像鄰居一樣位于同一區(qū)域，因此會(huì)發(fā)送一份 VLAN 實(shí)例映射表摘要，以及修訂號(hào)和名稱。當(dāng)交換機(jī)接收到 BPDU 后，它會(huì)提取摘要，并將其與自身的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。為避免出現(xiàn)生成樹(shù)環(huán)路，如果兩臺(tái)交換機(jī)在 BPDU 中所接收的參數(shù)不一致，負(fù)責(zé)接收 BPDU 的端口就會(huì)被宣布為邊界端口。 IEEE 引入了 IST （內(nèi)部生成樹(shù)）概念和 MST 實(shí)例。 IST 是一種 RSTP 實(shí)例，它擴(kuò)展了 MST 區(qū)域內(nèi)的 單一生成樹(shù)。 IST 連接所有 MST 網(wǎng)橋，并從邊界端口發(fā)出、作為貫穿整個(gè)網(wǎng)橋域的虛擬網(wǎng)橋。 MST 實(shí)例（ MSTI ）是一種僅存在于區(qū)域內(nèi)部的 RSTP 實(shí)例。它可以缺省運(yùn)行 RSTP ，無(wú)須額外配置。不同于 IST 的是， MSTI 在區(qū)域外既不與 BPDU 交互，也不發(fā)送 BPDU 。 MST 可以與傳統(tǒng)和 PVST+ 交換機(jī)互操作。思科實(shí)施定義了 16 種實(shí)例：一個(gè) IST （實(shí)例 0 ）和 15 個(gè) MSTI ，而 則支持一個(gè) IST 和 63 個(gè) MSTI 。 與傳統(tǒng)生成樹(shù)的互操作性 RSTP 和 MSTP 都能夠與傳統(tǒng)生成樹(shù)協(xié)議互操作。但是，當(dāng)與傳統(tǒng)網(wǎng)橋交互時(shí)， 的快速融合優(yōu)勢(shì)就會(huì)失去。 為保留與基于 網(wǎng)橋的向后兼容性， IEEE 網(wǎng)橋在其端口上接聽(tīng) 格式的 BPDU 。如果收到了 BPDU ，端口會(huì)采用標(biāo)準(zhǔn) 行為，以確保兼容性。例如，在圖 3 中，交換機(jī) A 上的“ P4 ”一旦在至少兩倍的“ hello time ”中檢測(cè)到 PVST+ BPDU ，它就會(huì)發(fā)送 PVST+ BPDU 。要說(shuō)明的是，如果 PVST+ 網(wǎng)橋從網(wǎng)絡(luò)中刪除后，交換機(jī) A 就無(wú)法發(fā)現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變更，需要人工重啟協(xié)議移植。 圖 3 圖 3 介紹了應(yīng)用于 VLAN 2000 的轉(zhuǎn)發(fā)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它映射至 RSTP/MSTP 區(qū)域中的 MST 2 。用于 IST 和 MST 2 的根交換機(jī)駐留于 RSTP/MSTP 區(qū)域內(nèi)。 MSTI BPDU 并未發(fā)送至邊界端口“P4”外，只有IST BPDU 是如此。通過(guò)在 PVST+ 域所有現(xiàn)用 VLAN 上復(fù)制 ISTP BPDU，MST 區(qū)域模擬了 PVST + 鄰居。然后， PVST+ 域接收 IST 上發(fā)送的 BPDU ，并選擇交換機(jī) B 作為 VLAN 2000 的根交換機(jī)（注：交換機(jī) B 是 IST 的根。） 如果 PVST+ 域中出現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變更，在傳統(tǒng)云中生成的相應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化通知（ TCN ） BPDI 將由 IST 在 MST 域中處理，不致影響 MST 轉(zhuǎn)發(fā)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為了避免可能導(dǎo)致環(huán)路的錯(cuò)誤配置，強(qiáng)烈建議為 MST 域中的 PVST+ 實(shí)例（即 IST 根）配置根交換機(jī)。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的新進(jìn)展（一）工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)型網(wǎng)絡(luò) 為了提高可靠性，工業(yè)領(lǐng)域廣泛使用設(shè)備冗余方法，當(dāng)工作的設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)切換到冗余的備用設(shè)備。以太網(wǎng)也必須建立冗余。單環(huán)冗余 環(huán)狀拓?fù)錇榻⑷哂嗑W(wǎng)絡(luò)提供了一個(gè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低廉的解決方案（圖1）。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)由多臺(tái)交換機(jī)連接成環(huán)型，設(shè)備連接到交換機(jī)上。