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STP、RSTP、MSTP对照与分析

www.MyException.Cn  网友分享于:2013-09-28  浏览:0次
STP、RSTP、MSTP对比与分析

   STP(Spanning Tree Protocol,生成树协议)是IEEE为了避免二层链路环路而提出来的技术,在解决二层环路的同时能提供链路冗余,STP适用于任何拓扑,环形拓扑和Mesh拓扑都能胜任。不过,STP的收敛时间较慢,通常是30秒,特殊情况下要到50秒,难以适应当前数据网络中业务的需要。

   为了提高STP的收敛速度,IEEE提出了RSTP标准,即快速STP。RSTP相对于STP的改进有:

1. RSTP把端口角色和端口状态进行了分离,并简化了端口状态: RSTP中只有discarding、learning和forwarding三个状态。相对来说,STP有五个状态disable、blocking、listening、learning和forwarding。

2. RSTP更精细的划分了端口角色:root端口、designed端口的定义和STP一样;但对于处于discarding状态的端口,细分为alternate端口和backup端口,分别是对根端口和指定端口的备份;另外,引入了一类特殊的Designed端口——edge端口,即和主机或其他终端设备相连的端口。

3. 基于对端口角色的精确划分,RSTP引入了各种端口的快速迁移机制:

1) designed端口的快速迁移机制,在P2P链路上,如果designed端口处于discarding状态,立即启动proposal和同步过程,快速收敛网络。

2) edge端口可以立即forwarding。这在CISCO中称为portfast。

3) 失去root端口后,立即启用最优的alternate端口。CISCO中称为uplinkfast。

4. 网桥不再简单中继根桥发送的BPDU,而是每hello timer从指定端口独立发送BPDU。如果一个端口三次没有收到该网段指定桥从指定端口发送的BPDU,就认为指定桥故障,这可以加快BPDU的老化,快速发现网络故障。比如,这避免了STP中非直连链路失效时20秒的报文老化时间。

5. 次优BPDU(Inferior BPDU)处理的优化,在STP中,只有Designed端口收到了次优的BPDU,才回应一个BPDU报文。在RSTP中,如果非Designed端口收到了原指定桥的次优BPDU,也立即回应一个BPDU,这避免了一个网段的原指定桥在失去root端口后,需要等待对端20秒时间老化报文后才能收敛。在CISCO中,这个优化称为backbone fast。

6. 只有在非edge端口变为forwarding时才发拓扑改变报文,而且一旦设备感知了拓扑改变,拓扑改变信息在所有的root端口和非边缘的designed端口扩散,这保证了拓扑改变的信息的快速传播和网络的快速收敛。在STP中,端口变为fowarding或变为blocking都会导致发送拓扑改变报文,而且拓扑改变由感知拓扑改变的桥设备先知会根桥后,再由根桥发送拓扑改变报文,这大大延迟了网络收敛。

RSTP相对于STP,大大加快了收敛时间,链路up/down的情况下可以达到几百毫秒的收敛速度。下面对RSTP和RRPP作一个比较:

1. 适用的拓扑:RSTP可以适用于任何拓扑,RRPP只能适用于环形拓扑。

2. 收敛时间,假设都是环形组网,并且是P2P链路相连。虽然链路up/down或节点的故障检测时间,RRPP和RSTP差不多,但整网收敛时间RRPP相比RSTP收敛时间要快,主要的原因是,RRPP报文的转发在传输节点上是硬件转发并拷贝上CPU,而RSTP报文需要逐跳由CPU处理后再转发,这导致拓扑变化在RSTP下传播比RRPP慢,整网收敛也就慢。

3. 节点个数限制问题:RRPP报文的轮询报文绕环一周,轮询报文的延迟随着环上节点个数的增多而增大,但只是亚毫秒级的影响,对RRPP的收敛性能影响有限,因此和RSTP相比,可以认为RRPP环上的节点的规模没有限制。RSTP因为报文的Max age,环上节点个数也受影响,虽然可调整Max age的大小作出应对,但因为RSTP报文是逐跳送CPU处理的,报文延迟较大,节点个数太多对收敛性能影响较大。

4. 安全性问题,RRPP使用独立的VLAN传播信令,可以认为安全性较RSTP为高。

总体来说,RRPP(这个是H3C推出的一种技术)因为是针对环网开发的,在环网拓扑情况下,相对RSTP这种为适应任意拓扑开发的协议有一定的性能优势。

RSTP相对于STP,解决了收敛速度较慢的问题。但是没有解决冗余链路利用率低的问题,在STP/RSTP中如果一个端口被阻断,那么该端口的链路事实上是被闲置了。

MSTP,即多实例STP的出现解决冗余链路利用率低的问题。MSTP中,一组VLAN使用一个STP实例,每个STP实例使用和RSTP相同的处理规则。在MSTP中,端口的阻塞是逻辑上的,只对某些STP实例进行阻塞,一个端口可能对一个STP实例阻塞,但对另一个STP实例是可以转发的。合理的使用MSTP,可以做到链路的负载分担。而且,因为映射到一个MSTP实例的VLAN可以灵活控制,并且引入了域的概念,使得MSTP在部署时有很好的扩展性。

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