در شبکه‌های سوئیچ‌شده، پایداری و سرعت بازیابی پس از تغییر توپولوژی از اهمیت بالایی برخوردار است. پروتکل‌های کنترل لوپ، مانند STP و نسخه پیشرفته‌تر آن یعنی RSTP، نقش حیاتی در جلوگیری از اختلال و حفظ عملکرد پایدار دارند. RSTP با کاهش زمان همگرایی و به‌روزرسانی سریع مسیرها، شبکه را انعطاف‌پذیرتر و پاسخ‌گوی‌تر در برابر تغییرات ناگهانی می‌کند.

پروتکل STP چیست و چگونه در شبکه عمل می‌کند؟

پروتکل RSTP چیست؟

پروتکل RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) نسخه‌ی بهینه و پرسرعت‌تر پروتکل STP است که توسط استاندارد IEEE 802.1w معرفی شد تا مشکل تأخیر زیاد در همگرایی STP را برطرف کند. در STP کلاسیک، تغییر مسیر پس از قطعی لینک‌ها ممکن بود تا ۳۰ الی ۵۰ ثانیه طول بکشد و کل شبکه را در این مدت فلج کند. RSTP با ساده‌سازی فرآیند انتخاب مسیر و حالت‌های پورت‌ها این زمان را به کمتر از چند ثانیه کاهش می‌دهد، تا کاربران افت سرویس را عملاً حس نکنند.

RSTP همچنان از منطق درخت پوشا (Spanning Tree) استفاده می‌کند، اما رفتار فعال‌تری نسبت به STP دارد. این پروتکل به‌جای انتظار برای تبادل چندین مرحله BPDU، به‌صورت پویا وضعیت پورت‌ها را تشخیص داده و سریع‌تر مسیر اصلی را فعال یا مسیر جایگزین را انتخاب می‌کند. علاوه‌بر سرعت چشمگیر، RSTP کاملاً با STP سازگار است؛ یعنی می‌تواند در شبکه‌هایی که دستگاه‌های قدیمی‌تر نیز استفاده می‌شوند، بدون مشکل کار کند.

نحوه عملکرد RSTP چگونه است؟

۱. شناسایی و انتخاب Root Bridge

در RSTP همانند STP ابتدا سوئیچ‌ها با تبادل پیام‌های BPDU، بهترین سوئیچ را بر اساس Priority و MAC Address به‌عنوان Root Bridge تعیین می‌کنند. تفاوت مهم اینجاست که این فرآیند بسیار سریع‌تر انجام می‌شود، زیرا RSTP به‌صورت فعال پیام‌های به‌روزشده را ارسال می‌کند و منتظر Timeout طولانی مانند STP نمی‌ماند. پس از شناسایی Root Bridge، مسیر بهینه تا آن سوئیچ در عرض چند ثانیه برقرار می‌شود.

۲. تعیین وضعیت پورت‌ها و نقش آن‌ها

در مرحله بعد RSTP نقش هر پورت را به یکی از حالت‌های Root Port، Designated Port یا Alternate Port اختصاص می‌دهد. پورت Root مسیر اصلی به سمت Root Bridge را نگه می‌دارد، Designated وظیفه انتقال فریم در هر بخش شبکه را دارد، و Alternate پورت پشتیبان است که در صورت خرابی پورت اصلی فعال می‌شود. همین مکانیزم باعث می‌شود شبکه بدون تأخیر قابل‌توجه بازیابی شود.

۳. حالت‌های عملیاتی پورت‌ها

برخلاف STP که حالت‌های زیادی داشت (Blocking، Listening، Learning، Forwarding)، RSTP آن‌ها را ساده کرده و فقط سه حالت دارد: Discarding برای توقف جریان داده و حفظ توپولوژی، Learning برای ایجاد جدول MAC و Forwarding برای عبور ترافیک عادی. این کاهش حالت‌ها باعث افزایش چشمگیر سرعت و سادگی در تصمیم‌گیری شبکه می‌شود.

۴. فرآیند همگرایی (Convergence) سریع

RSTP به‌جای انتظار برای چندین مرحله BPDU، از مکانیسم handshake بین پورت‌ها استفاده می‌کند تا لینک‌ها فوراً فعال یا غیرفعال شوند. در صورت قطع لینک، پورت Alternate به‌سرعت مسیر را جایگزین کرده و توپولوژی جدید در کمتر از ۲ ثانیه پایدار می‌شود. این همان مزیت کلیدی RSTP نسبت به نسخه کلاسیک STP است.

تفاوت پروتکل RSTP با پروتکل STP

RSTP نسخه به‌روزشده و سریع‌تر STP است که برای رفع محدودیت‌های سرعت همگرایی در شبکه‌های امروزی طراحی شده است. در STP، هر تغییر کوچک در توپولوژی نیاز به ۳۰ الی ۵۰ ثانیه زمان برای محاسبه مسیرهای جدید داشت، در حالی که RSTP با تغییر در نحوه تبادل BPDU و کاهش حالت‌های پورت، این زمان را به کمتر از چند ثانیه کاهش داد. نتیجه آن عملکرد روان‌تر، بازیابی سریع‌تر و جلوگیری مؤثرتر از قطعی لحظه‌ای سرویس‌هاست.

علاوه‌بر این RSTP نه‌تنها سریع‌تر بلکه هوشمندتر عمل می‌کند. این پروتکل به‌صورت فعالانه ارتباط بین پورت‌ها را نگه می‌دارد، بدون اینکه منتظر خطای آشکار بماند. همچنین RSTP نسخه BPDU جدیدی دارد و می‌تواند با سوئیچ‌هایی که هنوز از STP استفاده می‌کنند هم‌زمان کار کند. در شبکه‌های بزرگ، ترکیب STP و RSTP مشکلی ایجاد نمی‌کند؛ RSTP به‌صورت خودکار با حالت‌های قدیمی سازگار می‌شود و توپولوژی را در حالت پایدار نگه می‌دارد.