网络安全和稳定性对于现代企业和组织而言至关重要。在建立和管理网络基础设施时，考虑到各种潜在的威胁和风险是至关重要的。本文将深入探讨RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）提供的保护功能，它们可以确保网络的稳定运行并防范各类可能的攻击和故障。今天来给大家讲讲RSTP所提供的多种保护功能，以及它们在网络中的作用和重要性。

1.BPDU保护

在RSTP网络中，正常情况下，边缘端口不会收到RST BPDU，启用了BPDU保护功能后，如果有人伪造RST BPDU恶意攻击交换机，边缘端口将被Error-Down。

如图1所示，S3上将与PC相连的端口设置为边缘端口，当边缘端口接收到RST BPDU时，交换机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。当攻击者发送的RST BPDU报文中的桥优先级高于现有网络中根桥优先级时会改变当前网络拓扑，可能会导致业务流量中断。这是网络中一种简单的拒绝服务DoS（Denial of Service）攻击方式。

图1 BPDU保护

交换机上启动了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。

根保护

由于维护人员的错误配置或网络中的恶意攻击，网络中合法根桥有可能会收到优先级更高的RST BPDU，使得合法根桥失去根地位，从而引起网络拓扑结构的错误变动。这种不合法的拓扑变化，会导致原来应该通过高速链路的流量被牵引到低速链路上，造成网络拥塞。

如图2所示，DeviceA和DeviceB处于网络核心层，两者间的链路带宽为1000M，DeviceA为网络中的根桥。DeviceC处于接入层，DeviceC和DeviceA、DeviceC和DeviceB之间的链路带宽为100M。正常情况下，DeviceB和DeviceC之间的链路被阻塞。

当DeviceD新接入DeviceC时，由于DeviceD的桥优先级高于DeviceA，此时DeviceD会被选举为新的根桥，如果两个核心交换机DeviceA和DeviceB之间的千兆链路被阻塞，会导致VLAN中的流量都通过两条100M链路传输，可能会引起网络拥塞及流量丢失。

此时可以在DeviceC连接DeviceD的端口上，配置根保护。对于启用Root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Root保护功能的指定端口收到优先级更高的RST BPDU时，端口状态将进入Discarding状态，不再转发报文。在经过一段时间（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。

3.环路保护

在运行RSTP协议的网络中，根端口和其他阻塞端口状态是依靠不断接收来自上游交换设备的RST BPDU维持。当由于链路拥塞或者单向链路故障导致这些端口收不到来自上游交换设备的RST BPDU时，此时交换设备会重新选择根端口。原先的根端口会转变为指定端口，而原先的阻塞端口会迁移到转发状态，从而造成交换网络中可能产生环路。

如图3所示，当BP2-CP1之间的链路发生拥塞时，DeviceC由于根端口CP1在超时时间内收不到来自上游设备的BPDU报文，Alternate端口CP2放开转变成了根端口，根端口CP1转变成指定端口，从而形成了环路。

在启动了环路保护功能后，如果根端口或Alternate端口长时间收不到来自上游设备的BPDU报文时，则向网管发出通知信息（此时根端口会进入Discarding状态，角色切换为指定端口），而Alternate端口则会一直保持在阻塞状态（角色也会切换为指定端口），不转发报文，从而不会在网络中形成环路。直到链路不再拥塞或单向链路故障恢复，端口重新收到BPDU报文进行协商，并恢复到链路拥塞或者单向链路故障前的角色和状态。

4.防TC-BPDU攻击

交换设备在接收到TC BPDU报文后，会执行MAC地址表项和ARP表项的删除操作。如果有人伪造TC BPDU报文恶意攻击交换设备时，交换设备短时间内会收到很多TC BPDU报文，频繁的删除操作会给设备造成很大的负担，给网络的稳定带来很大隐患。

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地址表项和ARP表项，从而达到保护设备的目的。

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在网络环境中，保持稳定性和安全性是持续演进和不断优化的过程。RSTP作为一种关键的协议和技术，通过其提供的多种保护功能为网络的可靠性和安全性作出了重要贡献。通过对BPDU保护、根保护、环路保护以及防TC-BPDU攻击等功能的理解和实践应用，我们能够更好地保护和管理现代网络。对于网络管理员和技术专业人员而言，深入了解这些功能并采取相应的措施至关重要，以确保网络的高效运行并应对各种潜在的威胁。