华为-STP/RSTP/MSTP各自的作用、优点以及区别

一.STP

1. 二层网络环路产生的问题
（1）广播风暴
（2）MAC地址表震荡
（3）重复数据帧
2. STP的主要作用
（1）消除环路：通过阻断冗余链路来消除网络中可能存在的环路。
（2）链路备份：当活动路径发生故障时，激活备份链路，及时恢复网络连通性。
3. STP操作过程

（1）选择一个根桥节点。

（2）每个非主交换机都会选举出一个主端口。
这些非主交换机在进行主端口选举时会参考以下参数：该主端口所在的树路开销、目标设备编号（BID）、目标设备接口ID（PID）以及本地设备接口ID（LPI）。
每个网络接口都拥有一个称为Port Cost的成本参数。这个参数代表了该接口在生成树协议（STP）中的成本值。默认情况下，在没有特殊配置的情况下，默认成本与接口带宽之间呈反比关系。带宽越高的接口通常会有更低的成本。
多个不同的树路可能连接到同一个非主桥与主桥之间的转换。
其中一条树路的成本等于所有参与BPDU转发过程中的本地设备接口成本之和。
通过比较各候选树路的成本总值来确定最优树路。
而主桥所在的环路上的那个环路首部接口具备Root Path Cost等于零的特点。

（3）每个网段选举一个指定端口。

（4）阻止所有非根和非指定的端口号。

5. STP故障类型说明

非临时桥接会在BPDU失效后启动根桥的重新选择过程。
当根桥出现故障时，其修复所需的时间大约为50秒左右。该修复时间可通过以下公式计算：Max Age值（20秒）与两倍Forward Delay收敛时间（15秒）之和。

（2）直连链路故障

SWB在检测发现直连链路出现物理故障后，将预备端口切换为根端口。 SWB启用后的根端口将在两倍的前向时延（30秒）后恢复到转发状态。

SWB在检测发现直连链路出现物理故障后, 将预备端口切换为根端口. SWB启用后的根端口将在两倍的前向时延(30秒)后恢复到转发状态.

（3）非直连链路故障

当非直连链路故障发生时，在端口恢复到转发状态之前的状态之前之前之前之前之前之前之前前必须等待Max Age加上两倍的Forward Delay的时间，并且这个过程大概需要50秒左右的时间完成。

二.RSTP

基于快速生成树协议的RSTP基于传统STP协议的基础上进行了优化，在实现网络拓扑结构快速收敛方面表现出色

1. RSTP（冗余 spanning tree protocol）的工作原理
（1）Root bridge port
（2）Designated port
（3）Backup port ：作为Root bridge port的备份连接, 提供了从Root bridge到非Root bridge的一条备用连接.
（4）Alternate port ：作为Root bridge port的主要备份, 该Alternate port提供了从指定桥到Root bridge的另一条备用路径.
（5）Edge port ：在RSTP协议中, 位于网络边缘界的指定端口被称为Edge ports. 这些Edge ports通常与终端设备直接相连, 不与交换设备相连. Edge ports不会接收Configured BPDU frames, 不参与RSTP操作, 因此可以直接从Disabling状态转换为Forwarding状态, 并且不会引入延迟. 这类似于将STP功能禁用在了该端口上. 然而, 当Edge ports接收到Configured BPDU frames时, 它们将失去Edge ports特性并转变为普通STP ports, 必须重新执行生成树算法以恢复网络拓扑结构.

2. RSTP的端口状态
RSTP整合了原有STP中的五种端口状态为三种新型的状态机制。
（1）丢弃状态：该状态下，相关端口不具备发送数据给网络的能力，并且无法学习到任何MAC地址信息。
（2）学习状态：在此状态下，相关端口仅能接收数据并完成MAC地址的学习过程，并无数据转发功能。
（3）发送状态：当处于发送状态时，相关端口不仅能够接收数据并完成MAC地址的学习过程，在接收数据后还能将其发送至目标网络节点。

3. 保护功能
（1）第（1）项：根保护机制能够有效防止潜在网络异常情况导致指定端口角色的变化。

（2）BPDU保护
启用BPDU保护功能后，当边缘设备接收到BPDU数据包时，该设备将被立即终止，并会向网络管理系统的监控层发送监控数据包。被终止的边缘设备其状态可设置为自动修复模式或由管理员手动复位。

设备端口如果连续较长时间无法收到来自上游的BPDU，则将被设置为Discarding状态以避免在网络中形成环路

三.MSTP

多生成树协议MSTP兼容STP和RSTP的支持下，在网络中既能够迅速实现网络收敛性又能够提供多个冗余的数据转发路径，在VLAN数据转发过程中实现了资源的最佳分配与优化配置。
1. 单生成树的主要缺陷
（1）可能导致某些VLAN区域出现通信断路
（2）无法实现流量均衡分配
（3）存在次优级别的二层传输路径
2. 多生成树方案通过实例展示了单生成树缺陷

MSTP与stp及rstp一致，在网络收敛性和冗余路径提供方面具有相似性，并能在数据转发过程中实现vLan流量的最佳分配以确保网络性能稳定性和可靠性；在mst域内可动态地创建多个生成树结构并将其分别称为msti；这些msti之间相互独立且其计算机制完全等同于rstp机制；
每个msti都有一个唯一的标识码mstiid它是一个两位整数值；基于vRp平台最多可支持16个mstimstiid取值范围为0至15默认情况下所有vLan都会映射到*mst instance 0；
vLan映射表作为mst域的重要组成部分它定义了vLan与其对应的msti之间的一一对应关系：每一个msti都可以管理一个或多个vLan但每一个vLan只能属于单一的msti从而保证了网络资源的有效利用和管理效率