随着局域网规模的不断增长，STP拓扑收敛速度慢的问题逐渐凸显，因此，IEEE在2001年发布了802.1W标准，定义了RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议），RSTP在STP的基础上进行了改进，可实现网络拓扑的快速收敛。

STP不足之处

STP对计时器的依赖

初始化场景

STP采用计时器防止临时环路，当STP选举出端口角色后，即便角色为指定端口和根端口，仍然需要等待两个Forward Delay时间（30s）才能进入转发。

终端接入场景

在运行STP的环境下，终端或服务器接入后，由于端口需要从Disabled状态依次切换到Blocking 、 Listening 、Learning及Forwarding状态，此时主机A在接入后，需要等待两个Forward Delay时间才能访问网络服务。

STP重收敛过程慢

直连故障

被阻塞的端口会从Blocking状态，依次切换到Listening及Learning状态，最终进入Forwarding状态。直连链路故障，端口状态转换，延时30s后进入Forwarding状态。

非直连故障

由于被阻塞端口上不再收到更优的BPDU，因此20s后端口开始从Blocking状态依次切换到Listening、Learning及Forwarding状态。非直连故障会导致50s左右的恢复时间，等于Max Age加上2倍的Forward Delay时间。

STP的拓扑变更机制

STP的拓扑变更机制，需要先将拓扑变化信息传递给根桥，再由根桥向下游泛洪拓扑变化信息。

RSTP

IEEE 802.1W中定义的RSTP可以视为STP的改进版本，RSTP在许多方面对STP进行了优化，它的收敛速度更快，而且能够兼容STP。
RSTP对STP的改进：
通过端口角色的增补，简化了生成树协议的理解及部署；
端口状态的重新划分；
配置BPDU格式的改变，充分利用了STP协议报文中的Flag字段，明确了端口角色；
配置BPDU的处理发生变化；
快速收敛；
增加保护功能。

RSTP改进点:端口角色

通过端口角色的增补，简化了生成树协议的理解与部署。RSTP端口角色如下
根端口（RP）
指定端口（DP）
替代端口（Alternate Port）
备份端口（Backup Port）

替代端口（参考STP端口角色定义中的Non-Discaring Port）：作为RP的替换端口

备份端口(防止自环的端口)：作为DP的替换端口

其余端口根据STP端口角色定义的概念

RSTP改进点：端口状态

RSTP的状态规范缩减为3种，根据端口是否转发用户流量和学习MAC地址来划分,就是将STP的端口状态中的Disabled，Blocking，Listening合为一个Discarding:
Discarding状态：不转发用户流量也不学习MAC地址；
Learning状态：不转发用户流量但是学习MAC地址；
Forwarding状：既转发用户流量又学习MAC地址。

RSTP改进点：配置BPDU - RST BPDU

RSTP的配置BPDU充分利用了STP报文中的Flag字段，明确了端口角色。 除了保证和STP格式基本一致之外，RSTP作了如下变化：
Type字段：配置BPDU类型不再是0而是2，所以运行STP的设备收到RSTP的配置BPDU时会丢弃。
Flag字段：使用了原来保留的中间6位，这样改变的配置BPDU叫做RST BPDU。

bit 7：TCA，表示拓扑变化确认；
bit 6：Agreement，表示同意，用于P/A机制；
bit 5：Forwarding，表示转发状态；
bit 4：Learning，表示学习状态；
bit 3和bit 2：表示端口角色，00表示未知端口，01表示替代或备份端口，10表示
根端口，11表示指定端口；
bit 1：Proposal，表示提议，用于P/A机制；
bit 0：TC，表示拓扑变化。

RSTP改进点：配置BPDU的处理

RSTP对配置BPDU的发送方式进行了改进, 在拓扑稳定后，无论非根桥设备是否接收到根桥传来的配置BPDU报文，非根桥设备仍然按照Hello Time规定的时间间隔发送配置BPDU，该行为完全由每台设备自主进行。在运行生成树算法的网络中，如果交换设备在配置的超时时间内没有收到上游交换设备发送的BPDU，就认为上游交换设备已经出现故障，本设备会重新进行生成树计算。如果一个端口在超时时间（即三个周期，超时时间＝Hello Time×3）内没有收到上游设备发送过来的配置BPDU，那么该设备认为与此邻居之间的协商失败。STP需要先等待一个MaxAge。

RSTP改进点：次优BPDU处理

当一个端口收到上游的指定桥发来的RST BPDU报文时，该端口会将自身缓存的RST BPDU与收到的RST BPDU进行比较。如果该端口缓存的RST BPDU优于收到的RST BPDU，那么该端口会直接丢弃收到的RST BPDU，立即回应自身缓存的RST BPDU，从而加快收敛速度。

RSTP改进点:根端口/指定端口快速切换

如果网络中一个根端口失效，那么网络中最优的Alternate端口将成为根端口，进入Forwarding状态。因为通过这个Alternate端口连接的网段上必然有个指定端口可以通往根桥。

如果网络中一指定端口失效，那么网络中最优的Backup端口将成为指定端口，进入Forwarding状态。因为Backup端口作为指定端口的备份，提供了另一条从根桥到相应网段的备份通路。

RSTP改进点：边缘端口快速收敛机制

在RSTP里面，如果某一个端口位于整个网络的边缘，即不再与其他交换设备连接，而是直接与终端设备直连，这种端口可以设置为边缘端口。边缘端口不参与RSTP计算，可以由Discarding直接进入Forwarding状态。但是一旦边缘端口收到配置BPDU，就丧失了边端口属性，成为普通STP端口，并重新进行生成树计算，从而引起网络震荡。

RSTP改进点8：快速收敛机制（Proposal/Agreement机制）

通过阻塞自己的非根端口来保证不会出现环路。而使用P/A机制加快了上游端口进入Forwarding状态的速度。

P/A机制图解

SW2与SW1互联的端口收到更优的RST BPDU后，马上意识到自己将成为根端口，而不是指定端口，停止发送RST BPDU。SW1的指定端口进入Discarding状态，发送Proposal位置位的RST BPSU。

SW2收到根桥发送来的Proposal位置位的RST BPDU，开始将自己的所有端口进入同步状态。各端口同步后，SW2的下游端口同步过程：替代端口，状态不变；边缘端口，不参与计算；阻塞非边缘指定
端口。

SW1收到的Agreement位置位的RST BPDU是对刚刚自己发出的 Proposal 的回应 ， 于是指定端口马上进入Forwarding状态。

RSTP改进点：拓扑变更机制

在RSTP中检测拓扑是否发生变化只有一个标准：一个非边缘端口迁移到Forwarding状态。一旦检测到拓扑发生变化,为本交换设备的所有非边缘指定端口和根端口启动一个TC While Timer，该计时器值是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到的MAC地址。同时，由非边缘指定端口和根端口向外发送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RST BPDU后，清空所有端口（除了收到RST BPDU的端口和边缘端口）学习到MAC地址，然后也为自己所有的非边缘指定端口和根端口启动TC While Timer，重复上述过程。

RSTP改进点：保护功能1

正常情况下，边缘端口不会收到RST BPDU。如果有人伪造RST BPDU恶意攻击交换设备，当边缘端口接收到RST BPDU时，交换设备会自动将边缘端口设置为非边缘端口，并重新进行生成树计算，从而引起网络震荡。 交换设备上启动了BPDU保护功能后，如果边缘端口收到RST BPDU，边缘端口将被error-down，但是边缘端口属性不变，同时通知网管系统。

RSTP改进点：保护功能2(根保护)

对于启用根保护功能的指定端口，其端口角色只能保持为指定端口。 一旦启用根保护功能的指定端口收到优先级更高的RST BPDU时，端口将进入Discarding状态，不再转发报文 。 经 过 一 段 时 间 （ 通常为两倍的Forward Delay），如果端口一直没有再收到优先级较高的RST BPDU，端口会自动恢复到正常的Forwarding状态。 对于启用根保护功能的指定端口，其端口角色只能保持为指定端口。 一旦启用根保护功能的指定端口收到优先级更高
的RST BPDU时，端口将进入Discarding状态，不再转发报文 。 经 过 一 段 时 间 （ 通常为两倍的Forward Delay），如果端口一直没有再收到优先级较高的RST BPDU，端口会自动恢复到正常的Forwarding状态。

RSTP改进点：保护功能3（TC防护/默认开启）

启用防TC-BPDU报文攻击功能后，在单位时间内，交换设备处理TC BPDU报文的次数可配置。 如果在单位时间内，交换设备在收到TC BPDU报文数量大于配置的阈值，那么设备只会处理阈值指定的次数。 对于其他超出阈值的TC BPDU报文，定时器到期后设备只对其统一处理一次。这样可以避免频繁的删除MAC地址表项，从而达到保护设备的目的。

RSTP的工作流程

每一台交换机启动RSTP后，都认为自己是“根桥”，并且发送RST BPDU且Proposal置位。 所有端口都为指定端口，处于Discarding状态。

SW2收到更优的RST BPDU后，经比较认为SW1才是当前根桥，此时SW2的端口将成为根端口，而不是指定端口，停止发送RST BPDU。SW1的端口进入Discarding状态，发送Proposal位置位的RST BPDU。SW2收到后阻塞除边缘端口以外的所有其他端口 （该过程称为同步过程）。SW2的各端口同步后，根端口立即进入Forwarding状态，并向SW1返回Agreement位置位的RST BPDU。SW1 收 到 该 报 文 后 ， 会 让 指 定 端 口 立 即 进 入Forwarding状态。

下游链路的设备互联端口会进行新一轮的P/A协商。SW2的下游端口设置为指定端口，持续发送Proposal位置位的RST BPDU。SW3的下游端口收到该BPDU后，发现不是本设备收到的最优BPDU，则会忽略，不会发送Agreement位置位的RST BPDU。 SW2的下游端口一直收不到Agreement位置位的回应报文，等待2倍的Forward Delay后，进入转发状态。

RSTP命令

Huawei] stp mode { stp | rstp | mstp }
[Huawei] stp root primary
[Huawei] stp root Secondary
[Huawei] stp priority priority
[Huawei] stp pathcost-standard { dot1d-1998 | dot1t | legacy }
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] stp cost cost
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] stp priority priority
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] stp edged-port enable
[Huawei] stp bpdu-protection
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] stp root-protection
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] stp loop-protection
Huawei] stp tc-protection interval interval-value
[Huawei] stp tc-protection threshold threshold