數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)組建與維護(hù)(項(xiàng)目式教學(xué)課件) 項(xiàng)目2 冗余交換網(wǎng)絡(luò)組建

冗余交換網(wǎng)絡(luò)組建項(xiàng)目二教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，希望您能夠：理解冗余掌握STP協(xié)議的基本術(shù)語(yǔ)掌握STP協(xié)議的計(jì)算過(guò)程掌握端口類(lèi)型和STP協(xié)議的配置方法項(xiàng)目描述與分析項(xiàng)目背景某外國(guó)語(yǔ)學(xué)校是集幼兒、小學(xué)、中學(xué)為一體的學(xué)校，學(xué)校主要分為行政管理、教學(xué)管理和學(xué)生管理。為了學(xué)校的發(fā)展，需要建設(shè)校園網(wǎng)絡(luò)。學(xué)校要求校園網(wǎng)絡(luò)不能出現(xiàn)中斷情況，并且要求幼兒、小學(xué)、中學(xué)三部分中相同管理機(jī)構(gòu)之間能夠互通，不同管理機(jī)構(gòu)之間不能訪問(wèn)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)比分析冗余鏈路的優(yōu)點(diǎn)環(huán)型鏈路在局域網(wǎng)中具有提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，消除單點(diǎn)失效故障等優(yōu)點(diǎn)。冗余鏈路的缺點(diǎn)局域網(wǎng)中提供了閉合環(huán)，而局域網(wǎng)通信采用廣播方式進(jìn)行，因此，在局域網(wǎng)中的這種冗余鏈路設(shè)計(jì)方案會(huì)給局域網(wǎng)帶來(lái)一些問(wèn)題，具體如下：f2b3f3b2f4b5f5b4f4b5f5b4f=轉(zhuǎn)發(fā)b=阻塞f2f3LinkALinkB物理上冗余，是否就能保證業(yè)務(wù)的順暢？冗余鏈路的缺點(diǎn)廣播風(fēng)暴冗余鏈路的缺點(diǎn)MAC地址不穩(wěn)定冗余鏈路的缺點(diǎn)單幀多次遞交目錄生成樹(shù)協(xié)議生成樹(shù)協(xié)議簡(jiǎn)稱(chēng)為STP，STP是一個(gè)二層鏈路管理協(xié)議，定義在IEEE802.1D中，它為網(wǎng)絡(luò)提供路徑冗余，同時(shí)防止產(chǎn)生環(huán)路。生成樹(shù)協(xié)議的運(yùn)行結(jié)果是生成一棵無(wú)環(huán)樹(shù)。STP能在網(wǎng)絡(luò)中部署備份線路，并且保證在主線路正常工作時(shí)，備份線路是關(guān)閉的；當(dāng)主線路出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)使能備份線路，切換數(shù)據(jù)流。生成樹(shù)概述1．交換機(jī)標(biāo)識(shí)交換機(jī)標(biāo)識(shí)用來(lái)唯一表示網(wǎng)絡(luò)上的一臺(tái)交換機(jī)。該標(biāo)識(shí)是由兩部分組成的，第一部分是優(yōu)先級(jí)，占2字節(jié)，取值范圍為0～65535，默認(rèn)值為32768；第二部分是交換機(jī)的MAC地址，占6字節(jié)。2．端口成本和端口優(yōu)先級(jí)生成樹(shù)協(xié)議的最終運(yùn)行結(jié)果就是閉塞一些冗余的端口，打開(kāi)一些端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。端口成本就是端口帶寬的正比例反映，當(dāng)端口成本相同時(shí)，優(yōu)先級(jí)高的端口優(yōu)先閉塞，優(yōu)先級(jí)最低的端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。若優(yōu)先級(jí)相同，選擇端口號(hào)小的進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。生成樹(shù)協(xié)議基本術(shù)語(yǔ)3．根交換機(jī)具有最小交換機(jī)標(biāo)識(shí)的交換機(jī)被選舉成根交換機(jī)。在同一網(wǎng)絡(luò)中，只有一個(gè)根交換機(jī)，其它交換機(jī)稱(chēng)為非根交換機(jī)。

Rootbridge=有最低橋ID的交換機(jī)BridgeID=橋優(yōu)先級(jí)+橋MAC地址

在本例中,哪臺(tái)交換機(jī)有最低橋ID？生成樹(shù)協(xié)議基本術(shù)語(yǔ)（續(xù)）SwitchY缺省優(yōu)先級(jí)32768

(8000hex)MAC0c0022222222SwitchX缺省優(yōu)先級(jí)32768

(8000hex)MAC0c0011111111

生成樹(shù)協(xié)議基本術(shù)語(yǔ)（續(xù)）4．根端口

顧名思義，根端口就是非根交換機(jī)通向根交換機(jī)的端口。根端口只存在在非根交換機(jī)上。選擇根端口的依據(jù)：

到根交換機(jī)的最低路徑開(kāi)銷(xiāo)。根路徑開(kāi)銷(xiāo)是兩個(gè)網(wǎng)橋間的路徑上所有鏈路的開(kāi)銷(xiāo)之和，也就是某個(gè)橋網(wǎng)到達(dá)根網(wǎng)橋的中間所有鏈路的路徑開(kāi)銷(xiāo)之和。

直連的交換機(jī)ID最小

直連的交換機(jī)端口號(hào)最小

一個(gè)非根交換機(jī)中，有且僅有一個(gè)根端口生成樹(shù)協(xié)議基本術(shù)語(yǔ)（續(xù)）SWASWB（非根交換機(jī)）SWC（非根交換機(jī)）根交換機(jī)根端口Cost=10Cost=20Cost=30下圖中，非根交換機(jī)SWB和SWC的哪個(gè)端口會(huì)成為根端口？根端口生成樹(shù)協(xié)議基本術(shù)語(yǔ)（續(xù)）5．指定端口

在每個(gè)物理網(wǎng)段到根交換機(jī)累計(jì)路徑花費(fèi)最小的端口稱(chēng)為指定端口。

在根交換機(jī)中，根交換機(jī)上的所有端口為指定端口。選擇指定端口（非根交換機(jī)中）的依據(jù)是：路徑開(kāi)銷(xiāo)較低

所連接的交換機(jī)ID值最小

所連接的交換機(jī)端口號(hào)最小

一個(gè)局域網(wǎng)段中，有且僅有一個(gè)指定端口生成樹(shù)協(xié)議基本術(shù)語(yǔ)（續(xù)）100Root交換機(jī)B交換機(jī)A

100PortID=有最低PortID的端口PortID=端口優(yōu)先級(jí)+端口Index在本例中,交換機(jī)B哪個(gè)端口是指定端口？端口1缺省優(yōu)先級(jí)128

端口2缺省優(yōu)先級(jí)128

端口1端口26．橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元（BPDU）橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元（BridgeProtocolDataUnit，簡(jiǎn)稱(chēng)BPDU），生成樹(shù)協(xié)議通過(guò)在交換機(jī)之間每隔2s周期性的發(fā)送BPDU數(shù)據(jù)幀，用于交換各自交換機(jī)的狀態(tài)信息、選舉根交換機(jī)和根端口，并為每個(gè)物理網(wǎng)段選舉指定端口。7．非指定端口除去根端口和指定端口之外的其他端口稱(chēng)為非指定端口，非指定端口處于阻塞狀態(tài)，不轉(zhuǎn)發(fā)任何用戶(hù)數(shù)據(jù)。生成樹(shù)協(xié)議基本術(shù)語(yǔ)（續(xù)）1.選舉根交換機(jī)生成樹(shù)的計(jì)算過(guò)程2.選舉非根交換機(jī)的根端口生成樹(shù)的計(jì)算過(guò)程（續(xù)）3.選舉網(wǎng)段的指定端口生成樹(shù)的計(jì)算過(guò)程（續(xù)）4.阻塞非指定端口生成樹(shù)的計(jì)算過(guò)程（續(xù)）端口狀態(tài)阻塞傾聽(tīng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)發(fā)端口的不同狀態(tài)：堵塞（Block，默認(rèn)20s）：只監(jiān)聽(tīng)流入的BPDU

監(jiān)聽(tīng)（Listen，默認(rèn)15s）：監(jiān)聽(tīng)和發(fā)送BPDU（根橋、根端口、指定端口等的選舉在該階段完成，如果接口沒(méi)有成為DP則重新回到Block）:

學(xué)習(xí)（Learning，默認(rèn)15s）:監(jiān)聽(tīng)和發(fā)送BPDU,并且會(huì)在該接口上學(xué)習(xí)流入幀的MAC地址

轉(zhuǎn)發(fā)：監(jiān)聽(tīng)和發(fā)送BPDU,會(huì)在該接口上學(xué)習(xí)流入幀的MAC地址,接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀

禁用:不參與STP,并且不能轉(zhuǎn)發(fā)任何數(shù)據(jù).

端口狀態(tài)遷移TimeBlocking20SecListeningLearning15SecForwarding15SecForwardDelayForwardDelayMax-Age生成樹(shù)使用計(jì)時(shí)器來(lái)決定狀態(tài)間轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間不接收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),接收和發(fā)送BPDUs,不進(jìn)行地址學(xué)習(xí)不接收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),接收并發(fā)送BPDUs,不進(jìn)行地址學(xué)習(xí)不接收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),接收并發(fā)送BPDUs,開(kāi)始地址學(xué)習(xí)接收并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),接收并發(fā)送BPDUs,進(jìn)行地址學(xué)習(xí)生成樹(shù)重新計(jì)算傳統(tǒng)生成樹(shù)的不足端口從阻塞狀態(tài)進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)必須經(jīng)歷兩倍的ForwardingDelay時(shí)間如果網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化頻繁，網(wǎng)絡(luò)會(huì)頻繁地失去連通性SWASWBSWCDPDPRPDPRPServer每次拓?fù)渥兓?，我都至少?0秒的時(shí)間無(wú)法訪問(wèn)服務(wù)器！快速生成樹(shù)協(xié)議RSTP為了縮短生成樹(shù)協(xié)議的收斂時(shí)間，提出了使用RSTP（RapidSpanningTreeProtocol，快速生成樹(shù)協(xié)議），在IEEE802.1w中對(duì)RSTP做出了定義。運(yùn)行RSTP的交換機(jī)端口包括根端口、指定端口、預(yù)備端口和備份端口四種端口角色。預(yù)備端口用于備份根端口，備份端口用于備份指定端口。對(duì)于備份端口和預(yù)備端口，都處于不轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。多生成樹(shù)協(xié)議MSTPSTP和RSTP都是單生成樹(shù)。這會(huì)導(dǎo)致一些鏈路處于空閑狀態(tài)，降低了線路的利用效率；另一方面，用戶(hù)希望能根據(jù)不同的VLAN或者VLAN組使用不同的生成樹(shù)。提出了多生成樹(shù)協(xié)議（MultipleSpanningTreeProtocol，MSTP）。MSTP是IEEE802.1s提出的基于VLAN實(shí)例的新協(xié)議，它解決了RSTP單生成樹(shù)問(wèn)題。STP/RSTP是基于端口的，而MSTP是基于VLAN實(shí)例的。實(shí)例，就是多個(gè)VLAN的一個(gè)集合，在MSTP中，每個(gè)實(shí)例生成一棵生成樹(shù)。這種將多個(gè)VLAN捆綁到一個(gè)實(shí)例中可以節(jié)省通信開(kāi)銷(xiāo)和資源占用率，并能實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。目錄生成樹(shù)配置命令生成樹(shù)的相關(guān)配置（中興交換機(jī)）ZXR103900A/2826S三種模式：SSTP、RSTP和MSTP，（1）啟用和關(guān)閉生成樹(shù)協(xié)議ZXR10(config)#spanning-tree{enable|disable}說(shuō)明：默認(rèn)情況下，在ZTE交換機(jī)中STP是關(guān)閉的，（2）配置STP的模式ZXR10(config)#spanning-treemode{sstp|rstp|mstp}說(shuō)明：在ZTE交換機(jī)中，默認(rèn)情況下，運(yùn)行生成樹(shù)協(xié)議之后的模式為MSTP。MSTP配置命令（中興交換機(jī)）（1）創(chuàng)建實(shí)例

步驟1：進(jìn)入MSTP配置模式。ZXR10(config)#spanning-treemstconfiguration

步驟2：創(chuàng)建實(shí)例。ZXR10(config-mstp)#instance<instance>vlans<vlan-id>（2）更新MST配置名稱(chēng)和配置版本號(hào)1）設(shè)置MST配置名稱(chēng)。ZXR10(config-mstp)#name<string>2）配置版本號(hào)。ZXR10(config-mstp)#revision<version>（3）配置交換機(jī)優(yōu)先級(jí)ZXR10(config)#spanning-treemstinstance<instance>priority<priority>STP、RSTP、MSTP配置實(shí)例（中興交換機(jī)）STP、RSTP、MSTP配置實(shí)例見(jiàn)書(shū)92-94頁(yè)生成樹(shù)協(xié)議的診斷與維護(hù)（中興交換機(jī)）1）顯示基于實(shí)例的生成樹(shù)詳細(xì)信息。

Showspanning-treeinstance<instance>

2）顯示指定端口的生成樹(shù)信息。

Showspanning-treeinterface<port-name>

3）顯示指定端口的BPDU包發(fā)送和接收的統(tǒng)計(jì)信息。

Showspanning-treestatistics<port-name>思科交換機(jī)生成樹(shù)協(xié)議有四種協(xié)議:通用CST.思科PVST.增強(qiáng)型PVST+.MST一、啟用生成樹(shù):spanning-tree[mode][vlan][portfast]1、spanning-treemode？pvstPer-Vlanspanningtreemoderapid-pvstPer-VlanrapidspanningtreemodeSwitch(config)#spanning-treemodepvst思科交換機(jī)2、spanning-treevlan?

vlanrange,example:1,3-5,7,9-11spanning-treevlan1?

priority（優(yōu)先級(jí)）Setthebridgepriorityforthespanningtree<0-61440>bridgepriorityinincrementsof4096

root（根網(wǎng)橋）Configureswitchasroot

思科交換機(jī)3、Sw1(config)#spanning-treeportfastdefault（所有接口啟用）全局下用

一般用在接入層的交換機(jī)上。

Sw1(config-if)#spanning-treeportfast接口下單獨(dú)啟用

Sw1(config-if)#spanning-treeportfastdisable(某個(gè)口禁用，通常是連接另一臺(tái)交換機(jī)的口）思科交換機(jī)二、.建立根網(wǎng)橋:(1)直接建立:spanning-treevlan2rootprimary(2)通過(guò)修改優(yōu)先級(jí)建立:spanning-treevlan2priority24768(4096的倍數(shù),值越小,優(yōu)先級(jí)越高.默認(rèn)為32768)三、確定路徑，選定根端口:(1)可通過(guò)修改端口成本:(在配置模式下)spanning-treevlan2cost***(100m為19,10m為100,值越小,路徑越優(yōu)先)月（注：模擬器上不能實(shí)現(xiàn)）(2)可修改端口優(yōu)先級(jí):(在接口模式下)spanning-treevlan2port-priority***(0-255,默認(rèn)為128)思科交換機(jī)四、.可修改計(jì)時(shí)器(可選)(1)修改HELLO時(shí)間:spanning-treevlan2hello-time**(1-10s,默認(rèn)為兩秒)(2)修改轉(zhuǎn)發(fā)延遲時(shí)間:spanning-treevlan2forward-time***(4-30s,默認(rèn)為15s)(3)修改最大老化時(shí)間:spanning-treevlan2max-age***(6-40,默認(rèn)是20秒)五.配置快速端口:spanning-treeportfast六.配置上行端口:spanning-treeuplinkfast思科交換機(jī)檢查命令1.檢查生成樹(shù):showspanning-treesummary2.檢查根網(wǎng)橋:showspannint-treevlan2detail3.檢查網(wǎng)橋優(yōu)先級(jí):showspanning-teee

vlan2detail4.檢查端口成本:showspanninn-treeinterfacef0/2detail5.檢查端口優(yōu)先級(jí):showspanning-treeinterfacef0/2detail6.檢查HELLO時(shí)間.轉(zhuǎn)發(fā)延遲.最大老化時(shí)間:showspanning-treevlan27.檢查速端口:showspanning-treeinterfacef0/2detail8.檢查上行鏈路:showspanning-treesummary生成樹(shù)端口有四種狀態(tài):1.阻塞:能收BPDU報(bào)文,其他的什么不干2.偵聽(tīng):能收BPDU報(bào)文,能發(fā)送BPDU報(bào)文,也不能學(xué)習(xí)MAC地址.3.學(xué)習(xí):能接收發(fā)送BPD報(bào)文,也能學(xué)習(xí)MAC地址,并添加到MAC表中,但不有發(fā)送數(shù)據(jù)幀.4.轉(zhuǎn)發(fā):什么都能干了,開(kāi)始正常接收和發(fā)送數(shù)據(jù)幀5.從阻塞到偵聽(tīng)20秒,從偵聽(tīng)到學(xué)習(xí)15秒,從學(xué)習(xí)到轉(zhuǎn)發(fā)15秒(默認(rèn))目錄生成樹(shù)協(xié)議配置實(shí)例實(shí)驗(yàn)?zāi)康?)本實(shí)驗(yàn)的目的是通過(guò)配置以下三種拓樸圖，讓我們對(duì)生成樹(shù)的工作原理有更深的認(rèn)識(shí)。

2）掌握生成樹(shù)在交換機(jī)上的配置方法，對(duì)生成樹(shù)在網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用有更深的了解。實(shí)驗(yàn)要求簡(jiǎn)述生成樹(shù)協(xié)議的三個(gè)前提。簡(jiǎn)述根橋、根端口、指定端口的選舉原則。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過(guò)三種拓樸圖來(lái)研究根橋、根端口、指定端口選舉方法；根橋、根端口、指定端口查看方法實(shí)驗(yàn)拓?fù)?92.168.1.1255.255.255.0192.168.1.2255.255.255.0交換機(jī)1enConfInte

vlan1Ipadd192.168.1.2255.255.255.0NoshutExitIntefa0/1SwitmodetrunkExitIntefa0/2SwitmodetrunkexitSpanning-tree?Spanning-treemode?Spanning-treemodepvstShowspanning-tree