【正文】 用（如語音和視頻）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和虛擬 LAN （ VLAN ）交互相關(guān)的地址可擴展性限制的問題， IEEE 委員會開發(fā)了兩種新標準：在 IEEE 中定義的快速生成樹協(xié)議（ RSTP ）和在 IEEE 中定義的多生成樹協(xié)議（ MST ）。 本文介紹了 和 的主要特性、與傳統(tǒng)生成樹協(xié)議的互操作性，并提供了一些協(xié)議移植準則建議。 IEEE 快速生成樹協(xié)議 IEEE 意識到原始 生成樹協(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)計了一種全新的 快速生成樹協(xié)議（ RSTP ），以解決 的融合問題。 IEEE RSTP 的特點是將許多思科增值生成樹擴展特性融入原始 中，如 Portfast 、 Uplinkfast 和 Backbonefast 。（瀏覽這些思科特性的 具體信息 ）通過利用一種主動的網(wǎng)橋到網(wǎng)橋握手機制取代 根網(wǎng)橋中定義的計時器功能， IEEE 協(xié)議提供了交換機（網(wǎng)橋）、交換機端口（網(wǎng)橋端口）或整個 LAN 的快速故障恢復(fù)功能。通過將生成樹“ hello ”作為本地鏈接保留的標志， RSTP 改變了拓撲結(jié)構(gòu)的保留方式。這種做法使原始 fwddelay 和 maxage 計時器主要成為冗余設(shè)備，目前主要用于備份，以保持協(xié)議的正常運營。 除了下面章節(jié)中列舉的新概念外， RSTP 引入了新的 BPDU 處理和新的拓撲結(jié)構(gòu)變更機制。每個網(wǎng)橋每次“ hello time ”都會生成 BPDU ，即使它不從根網(wǎng)橋接收時也是如此。 BPDU 起著網(wǎng)橋間保留信息的作用。如果一個網(wǎng)橋未能從相鄰網(wǎng)橋收到 BPDU ，它就會認為已與該網(wǎng)橋失去連接，從而實現(xiàn)更快速的故障檢測和融合。 在 RSTP 中，拓撲結(jié)構(gòu)變更只在非邊緣端口轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)時發(fā)生。丟失連接——例如端口轉(zhuǎn)入阻塞狀態(tài)，不會像 一樣引起拓撲結(jié)構(gòu)變更。 的拓撲結(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，而無論網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)拓撲結(jié)構(gòu)是否受到影響。相形之下， RSTP 則通過明確地告知網(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撲結(jié)構(gòu)變更過程中， 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（是否在拓撲結(jié)構(gòu)中發(fā)揮積極作用）間進行了明確的劃分。除了從 沿襲下來的根端口和指定端口定義外，還定義了兩種新的作用（見圖 1 ）： 圖 1 備份端口 ——用于指定端口到生成樹樹葉的路徑的備份，僅在到共享 LAN 網(wǎng)段有 2 個或 2 個以上連接，或 2 個端口通過點到點鏈路連接為環(huán) 路時存在。 替代端口 ——提供了替代當前根端口所提供路徑、到根網(wǎng)橋的路徑。 這些 RSTP 中的新端口實現(xiàn)了在根端口故障時替代端口到轉(zhuǎn)發(fā)端口的快速轉(zhuǎn)換。下面的例子中詳細解釋了此過程。 端口狀態(tài) 端口的狀態(tài)控制轉(zhuǎn)發(fā)和學(xué)習(xí)過程的運行。 RSTP 定義了 3 種狀態(tài)：放棄、學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)。根或指定端口在拓撲結(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拓撲結(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)前達成的協(xié)定 / 建議握手。當鏈接激活時，“ 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 A 發(fā)送一個建議 BPDU 。收到新 BPDU 后，交換機 A 將確認根交換機有較優(yōu)根成本。因為 BPDU 包含較高的根優(yōu)先級，交換機 A 在將新的根端口“ P2 ”轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)前，會先啟動同步機制。如果一個端口處于阻塞狀態(tài)或是一個邊緣端口（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，因為它已經(jīng)是阻塞的。因此，不會對該端口采取任何行動。但是，“ P4 ”是一種指定端口，需要阻塞。一旦交換機 A 上的所有接口處于同步狀態(tài)，“ P2 ”就會承認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 A 的認可后，根交換機將立即將“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。 由于這種握手機制不依賴計時器，因此它可以快速地傳播至網(wǎng)絡(luò)邊緣，并在拓撲結(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，端口會轉(zhuǎn)換成 模式，并通過傳統(tǒng)聽學(xué)順序轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。需要說明的是， 協(xié)議只適用于點到點鏈接。在媒體共享的情況下， 協(xié)議將轉(zhuǎn)換成 運行。 多生成樹協(xié)議 在 Cisco MISTP[ 多實例生成樹協(xié)議 ] 的推動下， MST 通過將一些基于 VLAN 的生成樹匯聚入不同的實例，并且每實例只運行一個（快速）生成樹，從而改進了 RSTP 的可擴展性。為確定 VLAN 實例的相關(guān)性， 引入了 MST 區(qū)域概念。每臺運行 MST 的交換機都擁有單一配置，包括一個字母數(shù)字式配置名、一個配置修訂號和一個 4096 部件表，它與潛在支持某個實例的各 4096 VLAN 相關(guān)聯(lián)。作為公共 MST 區(qū)域的一部分，一組交換機必須共享相同的配置屬性。重要的是請記住，配置屬性不同的交換機會被視為位于不同的區(qū)域。 為確保一致的 VLAN 實例映射，協(xié)議需要識別區(qū)域的邊界。因此，區(qū)域的特征都包括在 BPDU 中。交換機必須了解它們是否像鄰居一樣位于同一區(qū)域，因此會發(fā)送一份 VLAN 實例映射表摘要，以及修訂號和名稱。當交換機接收到 BPDU 后，它會提取摘要，并將其與自身的計算結(jié)果進行比較。為避免出現(xiàn)生成樹環(huán)路，如果兩臺交換機在 BPDU 中所接收的參數(shù)不一致，負責接收 BPDU 的端口就會被宣布為邊界端口。 IEEE 引入了 IST （內(nèi)部生成樹）概念和 MST 實例。 IST 是一種 RSTP 實例，它擴展了 MST 區(qū)域內(nèi)的 單一生成樹。 IST 連接所有 MST 網(wǎng)橋，并從邊界端口發(fā)出、作為貫穿整個網(wǎng)橋域的虛擬網(wǎng)橋。 MST 實例（ MSTI ）是一種僅存在于區(qū)域內(nèi)部的 RSTP 實例。它可以缺省運行 RSTP ，無須額外配置。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+ 交換機互操作。思科實施定義了 16 種實例：一個 IST （實例 0 ）和 15 個 MSTI ，而 則支持一個 IST 和 63 個 MSTI 。 與傳統(tǒng)生成樹的互操作性 RSTP 和 MSTP 都能夠與傳統(tǒng)生成樹協(xié)議互操作。但是，當與傳統(tǒng)網(wǎng)橋交互時， 的快速融合優(yōu)勢就會失去。 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 格式的 BPDU 。如果收到了 BPDU ，端口會采用標準 行為，以確保兼容性。例如，在圖 3 中，交換機 A 上的“ P4 ”一旦在至少兩倍的“ hello time ”中檢測到 PVST+ BPDU ，它就會發(fā)送 PVST+ BPDU 。要說明的是，如果 PVST+ 網(wǎng)橋從網(wǎng)絡(luò)中刪除后，交換機 A 就無法發(fā)現(xiàn)拓撲結(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)拓撲結(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 B 作為 VLAN 2000 的根交換機（注：交換機 B 是 IST 的根。） 如果 PVST+ 域中出現(xiàn)拓撲結(jié)構(gòu)變更，在傳統(tǒng)云中生成的相應(yīng)的拓撲結(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)拓撲結(jié)構(gòu)。為了避免可能導(dǎo)致環(huán)路的錯誤配置，強烈建議為 MST 域中的 PVST+ 實例（即 IST 根）配置根交換機。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的新進展（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，當工作的設(shè)備發(fā)生故障時，自動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)狀拓撲為建立冗余網(wǎng)絡(luò)提供了一個設(shè)計簡單、成本低廉的解決方案（圖1）。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)由多臺交換機連接成環(huán)型，設(shè)備連接到交換機上。