Warum RSTP?

Das klassische STP (802.1D) hat einen entscheidenden Nachteil: Die Konvergenzzeit von 30-50 Sekunden. In modernen Netzwerken ist ein Ausfall von einer halben Minute inakzeptabel. RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol, IEEE 802.1w) löst dieses Problem.

Die wichtigsten Verbesserungen

1. Schnellere Konvergenz

Eigenschaft	STP (802.1D)	RSTP (802.1w)
Konvergenzzeit	30-50 Sekunden	Unter 1-2 Sekunden
Port-Zustände	5 (Disabled, Blocking, Listening, Learning, Forwarding)	3 (Discarding, Learning, Forwarding)
Failover-Mechanismus	Timer-basiert (Max Age)	Proposal/Agreement
BPDU-Versand	Nur Root Bridge	Alle Switches

2. Neue Port-Rollen

RSTP führt zwei zusätzliche Port-Rollen ein:

Rolle	Beschreibung	STP-Äquivalent
Root Port	Bester Pfad zur Root Bridge	Gleich wie STP
Designated Port	Bester Pfad auf dem Segment	Gleich wie STP
Alternate Port	Backup-Pfad zur Root Bridge	Blocked Port
Backup Port	Backup für einen Designated Port auf dem gleichen Switch	Selten

Der Alternate Port ist der entscheidende Vorteil: Er ist ein vorbereiteter Backup-Root-Port, der bei Ausfall des Root Ports sofort übernehmen kann - ohne Wartezeit.

3. Proposal/Agreement-Mechanismus

Der Schlüssel zur schnellen Konvergenz ist der Proposal/Agreement-Handshake:

Switch A (Root)         Switch B
    |                      |
    |--- Proposal BPDU --->|
    |                      | (Switch B blockiert alle
    |                      |  anderen Ports und prüft)
    |<-- Agreement BPDU ---|
    |                      |
  [Forwarding]          [Forwarding]

1. Switch A sendet eine BPDU mit dem Proposal-Flag
2. Switch B erkennt, dass Switch A der überlegene Switch ist
3. Switch B blockiert alle anderen Ports (außer Edge Ports)
4. Switch B antwortet mit einer BPDU mit Agreement-Flag
5. Der Port zwischen A und B geht sofort in den Forwarding-Zustand
6. Switch B wiederholt den Prozess mit seinen Downstream-Switches

Dieser Prozess breitet sich kaskadenförmig durch das Netzwerk aus und dauert nur Millisekunden.

Edge Ports (PortFast)

Ein Edge Port ist ein Port, an dem ein Endgerät (PC, Server, Drucker) angeschlossen ist - kein Switch.

Vorteile von Edge Ports

• Wechseln sofort in den Forwarding-Zustand (kein 30-Sekunden-Delay)
• Erzeugen keine Topologieänderung beim Hoch-/Runterfahren
• Ideal für Endgeräte, die beim Booten sofort Netzwerkzugang brauchen

Konfiguration

! Einzelnen Port als Edge Port konfigurieren
interface GigabitEthernet0/1
  spanning-tree portfast

! Alle Access Ports global als Edge Ports konfigurieren
spanning-tree portfast default

Schutz: BPDU Guard

Was passiert, wenn jemand versehentlich einen Switch an einen Edge Port anschließt? BPDU Guard schützt davor:

! BPDU Guard auf einem Port aktivieren
interface GigabitEthernet0/1
  spanning-tree bpduguard enable

! BPDU Guard global für alle PortFast-Ports
spanning-tree portfast bpduguard default

Empfängt ein Edge Port eine BPDU, wird er sofort in den Error-Disabled-Zustand versetzt - der Port wird abgeschaltet.

RSTP-Konvergenz bei Link-Ausfall

Szenario: Root Port fällt aus

Vorher:
Switch A (Root) ---- [RP] Switch B ---- [AP] Switch C
                                    \         /
                                     \       /
                                   [Segment]

Nachher (Ausfall Link A-B):
Switch A (Root) -------- Switch C
                           |
                     Switch B (Alternate Port wird Root Port)

1. Switch B erkennt den Ausfall des Root Ports (Link Down)
2. Der Alternate Port (zu Switch C) wird sofort zum neuen Root Port
3. Konvergenzzeit: Millisekunden statt 30-50 Sekunden

RSTP-Kompatibilität

RSTP ist rückwärtskompatibel mit klassischem STP:

• Erkennt automatisch, ob ein Nachbar-Switch STP oder RSTP spricht
• Fällt auf dem betroffenen Port auf STP-Verhalten zurück
• Der Rest des Netzwerks nutzt weiterhin RSTP

Empfehlung: Alle Switches im Netzwerk auf RSTP umstellen, um die schnelle Konvergenz durchgängig zu nutzen.

Zusammenfassung

• RSTP konvergiert in unter 1-2 Sekunden statt 30-50 Sekunden
• Der Proposal/Agreement-Mechanismus ersetzt Timer-basierte Konvergenz
• Alternate Ports sind vorbereitete Backup-Pfade für sofortigen Failover
• Edge Ports (PortFast) ermöglichen sofortigen Netzwerkzugang für Endgeräte
• BPDU Guard schützt Edge Ports vor versehentlichen Switch-Verbindungen
• RSTP ist rückwärtskompatibel mit klassischem STP

In der nächsten Lektion lernen Sie MSTP und die praktische STP-Konfiguration kennen.