← 第 4 章 VLAN、Trunk、STP 與 EtherChannel

RSTP 與 STP 保護機制

傳統 STP 收斂要 50 秒，現代網路完全無法接受。這節講改良版與各種保險絲。

約 14 分鐘

RSTP：把 50 秒縮到幾秒

RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，802.1w）的核心改變是：不再被動等待計時器到期，而是主動與鄰居交握確認。拓樸變動時，交換器直接問對方「我可以轉送了嗎」，得到同意就立刻切換。

比較STP (802.1D)RSTP (802.1w)
收斂時間50 秒1～6 秒
埠狀態數量5 種3 種
誰送 BPDU只有 Root 產生，其他轉發每台自己產生
BPDU 逾時10 次 Hello（20 秒）3 次 Hello（6 秒）
新增的埠角色—Alternate、Backup

埠狀態的對應

STP 狀態RSTP 狀態學 MAC？轉送？
BlockingDiscarding否否
ListeningDiscarding否否
LearningLearning是否
ForwardingForwarding是是
DisabledDiscarding否否

RSTP 新增的兩個埠角色

角色備援誰切換速度
Alternate（替代埠）備援根埠 —— 提供通往 Root 的另一條路幾乎瞬間
Backup（備份埠）備援指定埠 —— 同一網段上的第二個埠幾乎瞬間

鏈路類型

類型判斷依據RSTP 能否快速收斂
Point-to-Point全雙工可以（用交握機制）
Shared半雙工不行，退回傳統計時器
Edge設了 PortFast 的埠立即轉送

四種保護機制

機制防什麼觸發時的行為用在哪
BPDU Guard終端埠被插上交換器埠進入 err-disabled搭配 PortFast 的存取埠
Root Guard不該當 Root 的設備搶走 Root埠變成 root-inconsistent（阻擋）朝向下游交換器的埠
Loop Guard單向鏈路造成 BPDU 消失而誤開埠埠變成 loop-inconsistent根埠與替代埠
BPDU Filter直接忽略 BPDU不收不送 BPDU危險，一般不建議
設定與驗證
! 啟用 Rapid PVST+（Cisco 交換器的建議值）
SW1(config)# spanning-tree mode rapid-pvst

! 全域套用到所有 access 埠（比逐埠設定省事又不易漏）
SW1(config)# spanning-tree portfast default
SW1(config)# spanning-tree portfast bpduguard default

! 個別介面設定
SW1(config-if)# spanning-tree portfast
SW1(config-if)# spanning-tree bpduguard enable
SW1(config-if)# spanning-tree guard root
SW1(config-if)# spanning-tree guard loop

! err-disabled 自動恢復（否則要手動 shut / no shut）
SW1(config)# errdisable recovery cause bpduguard
SW1(config)# errdisable recovery cause psecure-violation
SW1(config)# errdisable recovery interval 300

SW1# show spanning-tree summary
SW1# show spanning-tree inconsistentports
SW1# show errdisable recovery
讀懂 show spanning-tree 的輸出
SW2# show spanning-tree vlan 10

VLAN0010
  Spanning tree enabled protocol rstp        ← 跑的是 RSTP
  Root ID    Priority    24586
             Address     000a.1111.1111
             Cost        4                   ← 我到 Root 的累計成本
             Port        1 (GigabitEthernet0/1)  ← 我的根埠是這個

  Bridge ID  Priority    32778  (priority 32768 sys-id-ext 10)
             Address     000a.2222.2222

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------
Gi0/1            Root FWD 4         128.1    P2p
Gi0/2            Desg FWD 4         128.2    P2p
Gi0/3            Altn BLK 4         128.3    P2p
Fa0/5            Desg FWD 19        128.5    P2p Edge
  • 「This bridge is the root」沒出現 → 這台不是 Root，上面的 Root ID 是別人的。
  • Role 欄：Root（根埠）、Desg（指定埠）、Altn（替代埠）、Back（備份埠）。
  • Sts 欄：FWD（轉送）、BLK（封鎖）、LRN（學習中）。
  • Type 欄的 P2p 代表點對點（全雙工），Edge 代表設了 PortFast。看到 Shr 就要檢查是不是變成半雙工了。
  • sys-id-ext 就是 VLAN 編號 —— 32768 + 10 = 32778，這解釋了為什麼各 VLAN 的優先權不同。

實驗 4-2：操控 Root Bridge 並觀察埠角色

目標：親手把 Root 換到指定的交換器上，並看懂埠角色如何隨之改變。

  1. 拉三台 2960 交換器，接成三角形（SW1-SW2、SW2-SW3、SW1-SW3），每條都用交叉線。
  2. show spanning-tree vlan 1 在三台上各看一次，找出目前誰是 Root（優先權都一樣，所以是 MAC 最小的贏）。
  3. 記下每個埠的 Role 與 Sts，畫出目前哪一條被封鎖。
  4. 在你想指定的那台下 spanning-tree vlan 1 root primary，再看一次三台的輸出。
  5. 觀察：Root 換人之後，哪些埠的角色改變了？被封鎖的那條線有沒有換位置？
  6. 把 Root 那台的上行埠 shutdown，觀察備援路徑多久接手（RSTP 應該幾秒內完成）。
怎麼確認做對了：
重點觀察三件事：① Root 上的埠全部是 Desg。② 每台非根交換器剛好一個 Root 埠。③ 被封鎖的埠在成本較差或 Bridge ID 較大的那一端。最後一步能讓你實際感受 RSTP 與傳統 STP 的收斂差距 —— 用 spanning-tree mode pvst 切回舊模式再測一次，會等到你懷疑人生。
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