端口角色
根端口
指定端口
替代端口 根端口的备份接口
备份端口 指定端口的备份接口
替代端口（Alternate）是根端口的备份接口，由于收到了其他设备所发送的BPDU从而被堵塞的端口。如果设备的根端口发生故障，那么替代端口直接成为新的根端口。
备份端口(Backup)是指定端口的备份接口，由于收到了自己所发送的BPDU从而被阻塞的接口。如果一个交换机的多个接口接入同一个网段，并且有一个接口选举成该网段的指定端口，那么这些接口中的其他接口将会被选举为备份接口。
注：一台设备如果是非根桥，那么它有且只能有一个根接口，但是该设备可以没有替代端口，也可以有，如果有，可以存在一个或多个。当设备的根端口出现故障，最优的替代端口将成为新的根端口。
端口状态
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状态：既转发用户流量又学习MAC地址。
BPDU
- 在STP中的Flag字段中，STP只使用了TCA和TC置位，而RSTP在STP的基础上，使用了剩余的6个bit位。
- Aggreement（同意）及Proposal（提议）比特位用于RSTP的P/A机制，该机制大大提升了RSTP的收敛速度。
- Port Role（端口角色），用于标识RST BPDU发送端口的端口角色，01表示根端口，10表示替代端口，11表示指定端口，00保留使用。
- Forwarding（转发）和Learing（学习）用于标识该RST BPDU发送端口的端口状态。
- 在RSTP中，无论是根桥还是非根桥都会按照Hello time时间发送配置BPDU，而不像STP，只有根桥会发送配置BPDU。
- 在RSTP超时时间，不再像STP那样，配置BPDU20S的老化时间。而RSTP的配置BPDU老化时间，是Hello time×3，也就是默认6秒的老化时间，比STP减少了14秒。在华为设备中，有一个系数默认为3，BPDU老化时间是Hello time×3×3 ，多了一个系数，也就是说，在华为设备中，BPDU默认老化时间是18S。
- 在STP中，当指定接口接收到次优BPDU时，它将立即发送自己的BPDU，而对于非指定接口，需要等20S老化时间，再重新计算新的BPDU，并发送出去，会导致20S的老化时间。而RSTP，无论端口角色，只要收到次优BPDU，便立即发送自己的BPDU，使RSTP收敛速度更快。
快速收敛机制
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，直接进入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，直接进入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。
边缘端口不参与RSTP计算，可以由Discarding直接进入Forwarding状态。边缘端口如果接收到BPDU，会丧失边缘端口特性，重新进行生成树计算，选举端口角色，可能会造成临时环路。
边缘端口特性：
- 边缘端口变成转发状态不需要经历30秒。
- RSTP接口进入到转发状态，算作拓扑变化，而边缘端口进入到转发状态，不算做拓扑变化。
- 且拓扑变化不会导致边缘端口的MAC地址被删除。
- PA协商时，边缘端口不会被阻塞。
P/A协商机制
当两台交换机之间新增了一条链路，这两台交换机的角色肯定是指定端口和根端口。
P/A协商成功的前提
DP和RP端口处于丢弃状态；DP对端端口是RP；
SW1和SW2通过交互BPDU报文，选举为SW1的DP连接SW2的RP。这两个接口都为丢弃状态。
- SW1的指定端口向交换机2发送P置位的BPDU。
- SW2收到后，将自己所有的非边缘端口全部阻塞，然后回复SW1，它这里不存在任何环路，SW1可以切换到转发状态。
- SW2知道自己没有任何环路，于是切换到转发状态，给SW1发送A置位的BPDU。
- SW1收到后，立即切换到转发状态。P/A机制协商完成。
拓扑变更机制
当一个非边缘端口进入到Forwoading状态，就是拓扑变化。
- 当交换机检测到拓扑变化，会开启计时器（TC While Timer）（Hello ×2），在这个时间，会清除交换机所有端口上学习到的MAC地址（边缘端口除外。）
- 在计时器时间内由非边缘端口向外发送RST BPDU，其中TC置位。
- 其他交换机收到后，除了边缘端口和接收到该BPDU的接口，会清除其他接口下学习到BPDU。然后也启动计时器，向其他交换机发送。
- 最终TC置位的RST BPDU会在全网泛洪。
保护功能
BPDU保护
当边缘端口被误接了交换机，会导致边缘端口变成普通端口，影响网络。配置BPDU保护功能后，当边缘端口收到BPDU后会自动error down。BPDU保护只能配在边缘端口生效。
根桥保护
启用根保护后的指定端口，端口角色只能是指定端口，不能改变。
当一台优先级更高的根桥交换机接入进来，肯定会抢占原来的根桥，那么根桥会发生变化，为了防止这一现象，会启用根保护。启用根保护的指定端口收到更高优先级的RST BPDU时，端口会进入Discarding状态，如果没有继续收到后，会在30S后进入Forwarding状态。根保护只能配在指定端口上。
如 
这张图
如果这个DP口设置为根保护，那么当1和3的链路断开，这个端口角色依然是DP，没办法转换端口。
运行快速生成树的交换机上，如果要在指定端口启用根端口保护功能，尽量在根桥上的指定端口启用。如果在非根桥的指定端口开启保护，当网络的链路故障时，无法正常切换端口角色。
环路保护
当出现单向故障时，交换机长时间收不到根桥发来的BPDU，会认为出现故障，此时AP会代替RP，RP转换成DP，进入转发状态，此时网络中没有阻塞端口，会出现环路。当启用环路保护后，如果长时间收不到BPDU，会把AP或RP切换成Discarding状态。环路保护只能配在阻塞端口和根端口。
防TC BPDU保护
当有恶意发送TC 置位的BPDU时，会导致交换机频繁删除MAC地址表，这时启用防TC BPDU攻击保护，交换机会在一定的单位时间内，处理一定次数的TC BPDU，对于超出的TC BPDU，则会在之后一段时间再处理。
案例分析
当1和2之间链路断开后，2认为自己是根桥，发送次优BPDU给3,3收到后，立刻发送更优的BPDU（1发来的BPDU），2收到后，发现自己不是最优的，把DP转换成RP，3的AP转换成DP。此时2的RP和3的DP都是丢弃状态，进行P/A协商。网络完成恢复。
