網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)課件04-STP

第4章局域網(wǎng)中的冗余鏈路學(xué)習(xí)目標(biāo)通過本章的學(xué)習(xí)，希望您能夠：理解局域網(wǎng)的冗余拓?fù)淅斫饨粨Q環(huán)路帶來的問題理解生成樹協(xié)議理解快速生成樹協(xié)議掌握STP與RSTP的配置理解端口聚合的概念掌握端口聚合的配置本章內(nèi)容冗余拓?fù)渖蓸鋮f(xié)議快速生成樹協(xié)議STP與RSTP的配置以太網(wǎng)端口聚合課程議題冗余拓?fù)浣粨Q網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的冗余拓?fù)錅p少單點(diǎn)故障，增加網(wǎng)絡(luò)可靠性產(chǎn)生交換環(huán)路，會(huì)導(dǎo)致：廣播風(fēng)暴多幀復(fù)制MAC地址表抖動(dòng)SW1SW2SW3F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2文件服務(wù)器廣播風(fēng)暴廣播信息在網(wǎng)絡(luò)中不停地轉(zhuǎn)發(fā)，直至導(dǎo)致交換機(jī)出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，最終耗盡所有帶寬資源、阻塞全網(wǎng)通信SW1SW2F0/2F0/2F0/1F0/1廣播廣播主機(jī)A主機(jī)B多幀復(fù)制單播的數(shù)據(jù)幀被多次復(fù)制傳送到目的站點(diǎn)SW1SW2F0/2F0/2F0/1F0/1單播單播主機(jī)A主機(jī)BMAC地址表抖動(dòng)由于相同幀的拷貝在交換機(jī)的不同端口上被接收而引起的MAC地址表不穩(wěn)定SW1SW2F0/2F0/2F0/1F0/1單播單播主機(jī)A主機(jī)BF0/1：主機(jī)AF0/2：主機(jī)A？F0/1：主機(jī)BF0/2：主機(jī)B？本章內(nèi)容冗余拓?fù)渖蓸鋮f(xié)議快速生成樹協(xié)議STP與RSTP的配置以太網(wǎng)端口聚合課程議題生成樹協(xié)議生成樹協(xié)議概述IEEE802.1dSTP（生成樹協(xié)議，Spanning-TreeProtocol）協(xié)議：使冗余端口置于“阻塞狀態(tài)”網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)在通信時(shí)，只有一條鏈路生效當(dāng)這個(gè)鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，將處于“阻塞狀態(tài)”的端口重新打開，從而確保網(wǎng)絡(luò)連接穩(wěn)定可靠

SW1SW2SW3F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2生成樹協(xié)議的BPDU交換機(jī)或者網(wǎng)橋之間周期性地發(fā)送STP的橋接協(xié)議數(shù)據(jù)單元（BridgeProtocolDataUnit，BPDU），用于實(shí)現(xiàn)STP的功能每2秒發(fā)送一次的二層報(bào)文組播發(fā)送，組播地址為：01-80-C2-00-00-00BPDU的傳播STP剛啟動(dòng)時(shí)，每臺(tái)交換機(jī)都認(rèn)為自己是根網(wǎng)橋，向外泛洪BPDU當(dāng)交換機(jī)的一個(gè)端口收到高優(yōu)先級(jí)的BPDU（更小的RootBID或者更小的RootPathCost等等）就在該端口保存這些信息，同時(shí)向所有端口更新并傳播信息如果收到比自己低優(yōu)先級(jí)的BPDU，交換機(jī)就丟棄該信息BPDU的傳播BPDU傳播的最終結(jié)果：網(wǎng)絡(luò)中選擇了一個(gè)交換機(jī)為根網(wǎng)橋（RootBridge）每個(gè)交換機(jī)都計(jì)算到根網(wǎng)橋（RootBridge）的最短路徑除根網(wǎng)橋外的每個(gè)交換機(jī)都有一個(gè)根端口（RootPort），即提供最短路徑到RootBridge的端口每個(gè)LAN都有了指定交換機(jī)（DesignatedBridge），位于該LAN與根交換機(jī)之間的最短路徑中指定交換機(jī)和LAN相連的端口稱為指定端口（Designatedport）根端口（Roorport）和指定端口（Designatedport）進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)Forwarding狀態(tài)其他的冗余端口就處于阻塞狀態(tài)（Blocking）STP的路徑成本路徑成本的計(jì)算和鏈路的帶寬相關(guān)聯(lián)根路徑成本就是到根網(wǎng)橋的路徑中所有鏈路的路徑成本的累計(jì)和修訂前后的802.1d路徑成本：鏈路帶寬成本（修訂前）成本（修訂后）10G121000M14100M101910M100100網(wǎng)橋ID用于選舉根網(wǎng)橋：最低網(wǎng)橋ID的交換機(jī)將成為根網(wǎng)橋網(wǎng)橋優(yōu)先級(jí)取值范圍：0到65535；默認(rèn)值：32768（0x8000）首先判斷網(wǎng)橋優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)最低的網(wǎng)橋?qū)⒊蔀楦W(wǎng)橋如果網(wǎng)橋優(yōu)先級(jí)相同，則比較網(wǎng)橋MAC地址，具有最低MAC地址的交換機(jī)或網(wǎng)橋?qū)⒊蔀楦W(wǎng)橋端口ID參與選舉根端口端口優(yōu)先級(jí)是從0到255的數(shù)字，默認(rèn)值是128（0x80）端口優(yōu)先級(jí)越小，則優(yōu)先級(jí)越高如果端口優(yōu)先級(jí)相同，則編號(hào)越小，優(yōu)先級(jí)越高STP的工作過程第一步：選舉一個(gè)根網(wǎng)橋；第二步：在每個(gè)非根網(wǎng)橋上選舉一個(gè)根端口；第三步：在每個(gè)網(wǎng)段上選舉一個(gè)指定端口；第四步：阻塞非根、非指定端口。選舉根網(wǎng)橋依據(jù)網(wǎng)橋ID選舉根網(wǎng)橋，ID值最小者當(dāng)選根網(wǎng)橋每2s發(fā)送一次BPDUSW1:32768.00-d0-f8-00-11-11SW2:4096.00-d0-f8-00-22-22SW3:32768.00-d0-f8-00-33-33F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2100M100M100MRootBridge選舉根端口在非根交換機(jī)上選舉根端口選舉依據(jù)：根路徑成本最小發(fā)送網(wǎng)橋ID最小發(fā)送端口ID最小SW1:32768.00-d0-f8-00-11-11SW2:4096.00-d0-f8-00-22-22SW3:32768.00-d0-f8-00-33-33F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2100M100M100MRootBridge根路徑成本：19根路徑成本：38選舉指定端口每個(gè)網(wǎng)段中選取一個(gè)指定端口用于向根交換機(jī)發(fā)送流量和從根交換機(jī)接收流量選舉依據(jù)：根路徑成本最小所在交換機(jī)的網(wǎng)橋ID最小端口ID最小SW1:32768.00-d0-f8-00-11-11SW2:4096.00-d0-f8-00-22-22SW3:32768.00-d0-f8-00-33-33F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2100M100M100MRootBridge根路徑成本：0所在交換機(jī)網(wǎng)橋ID最小阻塞非根非指定端口阻塞非根、非指定的端口，形成邏輯上無環(huán)路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)SW1:32768.00-d0-f8-00-11-11SW2:4096.00-d0-f8-00-22-22SW3:32768.00-d0-f8-00-33-33F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2100M100M100MRootBridge根交換機(jī)的選擇◆BridgeID最小的交換機(jī)為根交換機(jī)

△BridgeID：每個(gè)交換機(jī)唯一的橋ID，由交換機(jī)優(yōu)先級(jí)和Mac地址組合而成；△交換機(jī)優(yōu)先級(jí)和Mac地址越小則BridgeID就越小?！魅绻粨Q機(jī)優(yōu)先級(jí)的優(yōu)先級(jí)相同，再比較Mac地址。生成樹的比較規(guī)則

生成樹的選舉過程中，應(yīng)遵循以下優(yōu)先順序來選擇最佳路徑：

1.比較Rootpathcost；

2.比較Sender’sbridgeID；

3.比較Sender’sportID；

4.比較本交換機(jī)的portID。

交接機(jī)Y缺省的優(yōu)先級(jí)32768MAC0c0022222222交換機(jī)X缺省的優(yōu)先級(jí)32768MAC0c0011111111Rootbridgex端口0端口1端口0端口1100baseT10baseT

指派端口(F)根端口(F)非指派端口(B)指派端口(F)比較方法（1）比較方法（2）

已知：SwD交換機(jī)為根交換機(jī)，假設(shè)圖中所示鏈路均為百兆鏈路，且交換機(jī)均為默認(rèn)優(yōu)先級(jí)32768和默認(rèn)端口優(yōu)先級(jí)128。交換機(jī)A、B的路徑開銷Rootpathcost相等，C-A-ROOT和C-B-ROOT的路徑開銷Rootpathcost相等，選擇C-ROOT的最佳路徑？

8Mac:00d0f80000f12SwCSwBSwDSwAMac:00d0f80000d1Mac:00d0f80000f2比較方法（3）在交換機(jī)A與交換機(jī)C增加一條備份鏈路要比較Sender’sportID

78Mac:00d0f80000f112SwCSwBSwDSwAMac:00d0f80000d1比較方法（4）在交換機(jī)A、C之間增加一HUB相連接比較本交換機(jī)的portID

7Mac:00d0f80000f1612SwCSwBSwDSwAHUBMac:00d0f80000d18STP的端口狀態(tài)STP的端口狀態(tài)阻塞狀態(tài)（Blocking）不能接收或者傳輸數(shù)據(jù)，不能把MAC地址加入地址表，只能接收BPDU監(jiān)聽狀態(tài)（Listening）不能接收或者傳輸數(shù)據(jù)，也不能把MAC地址加入地址表，但可以接收和發(fā)送BPDU學(xué)習(xí)狀態(tài)（Learning）不能傳輸數(shù)據(jù)，但可以發(fā)送和接收BPDU，也可以學(xué)習(xí)MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)（Forwarding）能夠發(fā)送和接收數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)MAC地址、發(fā)送和接收BPDU

生成樹拓?fù)渥兏負(fù)涓淖兺ㄖ⑼負(fù)涓淖儜?yīng)答消息拓?fù)涓淖兿?3255664ROOT生成樹拓?fù)渥兏l(fā)生變化的交換機(jī)會(huì)在根端口上每隔hellotime時(shí)間就發(fā)送TCNBPDU（拓?fù)渥兓ㄖ狟PDU），直到生成樹上游的指定網(wǎng)橋鄰居確認(rèn)了該TCN（拓?fù)渥兓ㄖ橹巩?dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘯r(shí)，交換機(jī)必須重新計(jì)算STP，端口的狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變，重新收斂重新收斂的時(shí)間可能長(zhǎng)達(dá)50s本章內(nèi)容冗余拓?fù)渖蓸鋮f(xié)議快速生成樹協(xié)議STP與RSTP的配置以太網(wǎng)端口聚合課程議題快速生成樹協(xié)議快速生成樹協(xié)議RSTP（RapidSpanningTreeProtocol）：對(duì)STP的補(bǔ)充，在物理拓?fù)渥兓蚺渲脜?shù)發(fā)生變化時(shí)，能夠顯著地減少網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞闹匦率諗繒r(shí)間定義了2種新增加的端口角色，用于取代阻塞端口：替代（alternate）端口AP：為根端口到根網(wǎng)橋的連接提供了替代路徑備份（backup）端口BP：提供了到達(dá)同段網(wǎng)絡(luò)的備份路徑

RootBridgeDPDPRPAPDPBP快速生成樹協(xié)議3種端口狀態(tài)——丟棄（discarding）、學(xué)習(xí)（learning）和轉(zhuǎn)發(fā)（forwarding）

運(yùn)行狀態(tài)STP端口狀態(tài)RSTP端口狀態(tài)在活動(dòng)的拓?fù)渲惺欠癜藸顟B(tài)DisabledDisabledDiscarding否EnabledBlockingDiscarding否EnabledListeningDiscarding否EnabledLearningLearning是EnabledForwardingForwarding是快速生成樹協(xié)議增加2個(gè)變量，用于主動(dòng)地將端口立即轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)：邊緣端口：指連接終端的端口鏈路類型：根據(jù)端口的雙工模式來確定，全雙工操作的端口為點(diǎn)到點(diǎn)鏈路，可以實(shí)現(xiàn)快速收斂BPDU的傳播機(jī)制改變：非根網(wǎng)橋即使沒有收到根網(wǎng)橋發(fā)來的BPDU，也會(huì)每隔2s發(fā)送一次BPDU如果連續(xù)3個(gè)hellotime里沒有收到鄰居發(fā)來的BPDU，則認(rèn)為連接故障拓?fù)渥兏臋C(jī)制改變邊緣端口RSTP邊緣端口是指永遠(yuǎn)不會(huì)用于連接到其它交換機(jī)設(shè)備的交換機(jī)端口。當(dāng)啟用時(shí)，此類端口會(huì)立即轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。鏈路類型鏈路類型用于將參與RSTP的每個(gè)端口分類。鏈路類型可預(yù)先確定待命端口要扮演的活動(dòng)角色，以便在滿足特定條件時(shí)端口立即轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。邊緣端口和非邊緣端口需滿足不同的條件。非邊緣端口分類為兩種鏈路類型：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和共享。鏈路類型是自動(dòng)確定的，但可以使用顯式端口配置覆蓋。

鏈路類型RSTP的優(yōu)點(diǎn)為根端口和指定端口設(shè)置了快速切換用的替換端口（AlternatePort）和備份端口（BackupPort）兩種角色在只連接了兩個(gè)交換端口的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路中，指定端口只需與下游網(wǎng)橋進(jìn)行一次握手就可以無時(shí)延地進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)邊緣端口可以直接進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，不需要任何延時(shí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁涞纳?/p>

假設(shè)SwitchA、B、C的bridgeID是遞增的，即SwitchA的優(yōu)先級(jí)最高。A與B間是千兆鏈路，B和C間為百兆鏈路，A和C間為十兆鏈路。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁涞纳删W(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁涞纳删W(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁涞纳删W(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁涞纳蒘TP與RSTP的兼容性RSTP協(xié)議與STP協(xié)議完全兼容RSTP協(xié)議根據(jù)收到的BPDU版本號(hào)來自動(dòng)判斷與之相連的交換機(jī)支持STP協(xié)議還是RSTP協(xié)議

本章內(nèi)容冗余拓?fù)渖蓸鋮f(xié)議快速生成樹協(xié)議STP與RSTP的配置以太網(wǎng)端口聚合課程議題STP與RSTP的配置SpanningTree的缺省配置項(xiàng)目缺省值EnableStateDisable，不打開STPSTPPriority32768STPPortPriority128STPPortcost根據(jù)端口速率自動(dòng)判斷，計(jì)算方法為長(zhǎng)整型HelloTime2sForward-delayTime15sMax-ageTime20sLinkType根據(jù)端口雙工狀態(tài)自動(dòng)判斷SpanningTree的配置恢復(fù)缺省配置Switch(config)#spanning-treereset

打開、關(guān)閉STPSwitch(config)#spanning-treeSwitch(config)#no

spanning-tree注意：銳捷交換機(jī)默認(rèn)關(guān)閉spanningtree修改生成樹協(xié)議的類型Switch(config)#spanning-treemode{mstp|stp|rstp}

注意：默認(rèn)為MSTPSpanningTree的配置配置交換機(jī)的優(yōu)先級(jí)

Switch(config)#spanning-treepriority

<0-61440>注意：網(wǎng)橋優(yōu)先級(jí)配置只能為4096的倍數(shù)配置端口的優(yōu)先級(jí)

Switch(config-if)#spanning-treeport-priority

<0-240>注意：端口優(yōu)先級(jí)配置只能為16的倍數(shù)配置端口的路徑成本

Switch(config-if)#spanning-treecost

cost

SpanningTree的配置配置端口路徑成本的默認(rèn)計(jì)算方法

Switch(config)#spanning-treepath-costmethod{long|short}注意：默認(rèn)值為長(zhǎng)整型（long）接口速率端口類型IEEE802.1dIEEE802.1t10M普通端口1002000000AggregateLink951900000100M普通端口19200000AggregateLink181900001000M普通端口420000AggregateLink319000SpanningTree的配置配置HelloTime、Forward-delayTime和Max-ageTime

Switch(config)#spanning-treehello-time|forward-time|max-ageseconds

配置鏈路類型

Switch(config-if)#spanning-treelink-type{point-to-poin|shared}查看生成樹的配置

Switch#showspanning-treeSwitch#showspanning-treeinterfaceinterface-id生成樹配置實(shí)例SW1:32768.00-d0-f8-b4-e5-4bF0/3F0/2F0/2F0/1F0/1F0/4SW2:32768.00-d0-f8-06-1c-91SW4:32768.00-d0-f8-21-a5-42SW3:32768.00-d0-f8-82-f4-a1將成為RootBridgeF0/4F0/3將成為RootPort要求成為根網(wǎng)橋要求成為根端口生成樹配置實(shí)例SW1：S3760(config)#hostnameSW1SW1(config)#spanning-treeSW1(config)#spanning-treemoderstpSW1(config)#spanning-treepriority4096SW2：S3760(config)#hostnameSW2SW2(config)#spanning-treeSW2(config)#spanning-treemoderstp生成樹配置實(shí)例SW3：S3750(config)#hostnameSW3SW3(config)#spanning-treeSW3(config)#spanning-treemoderstpSW4：S3750(config)#hostnameSW4SW4(config)#spanning-treeSW4(config)#spanning-treemoderstpSW4(config)#spanning-treepriority24576生成樹配置實(shí)例SW1:4096.00-d0-f8-b4-e5-4bF0/3F0/2F0/2F0/1F0/1F0/4SW2:32768.00-d0-f8-06-1c-91SW4:24576.00-d0-f8-21-a5-42SW3:32768.00-d0-f8-82-f4-a1F0/4F0/3RootBridge生成樹配置實(shí)例查看生成樹的配置SW1#showspanning-treeStpVersion:RSTPSysStpStatus:ENABLEDMaxAge:20HelloTime:2ForwardDelay:15BridgeMaxAge:20BridgeHelloTime:2BridgeForwardDelay:15MaxHops:20TxHoldCount:3PathCostMethod:LongBPDUGuard:DisabledBPDUFilter:DisabledBridgeAddr:00d0.f8b4.e54bPriority:4096TimeSinceTopologyChange:0d:0h:2m:42sTopologyChanges:7DesignatedRoot:1000.00d0.f8b4.e54bRootCost:0RootPort:0

PVST+和快速PVST+（補(bǔ)充）

1Cisco及

STP變體2PVST+PVST+和PVST+網(wǎng)橋ID2PVST+

2PVST+主根橋和次根橋PVST+交換機(jī)優(yōu)先級(jí)2PVST+

檢驗(yàn)

ShowRun

配置快速PVST+

配置快速PVST+ConfiguringrapidPVST+

驗(yàn)證

ShowRun

精心規(guī)劃STP排除STP運(yùn)行故障本章內(nèi)容冗余拓?fù)渖蓸鋮f(xié)議快速生成樹協(xié)議STP與RSTP的配置以太網(wǎng)端口聚合課程議題以太網(wǎng)端口聚合端口聚合概述聚合端口AggregatePort（AP）：把多個(gè)物理接口捆綁在一起而形成的一個(gè)簡(jiǎn)單邏輯接口。標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.3ad可擴(kuò)展鏈路帶寬實(shí)現(xiàn)成員端口上的流量平衡自動(dòng)鏈路冗余備份1000MAggregateLink1000M1000M10/100M10/100M端口聚合的流量平衡流量平衡：把流量平均地分配到AP的成員鏈路中去可以根據(jù)源MAC地址、目的MAC地址或源IP地址/目的IP地址應(yīng)根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境設(shè)置合適的流量分配方式配置端口聚合的注意事項(xiàng)AP成員端口的端口速率必須一致AP成員端口必須屬于同一個(gè)VLANAP成員端口使用的傳輸介質(zhì)應(yīng)相同缺省情況下創(chuàng)建的AggregatePort是二層AP二層端口只能加入二層AP，三層端口只能加入三層APAP不能設(shè)置端口安全功能當(dāng)把端口加入一個(gè)不存在的AP時(shí)，AP會(huì)被自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)端口加入AP，端口的屬性將被AP的屬性所取代一個(gè)端口從AP中刪除，則端口的屬性將恢復(fù)為其加入AP前的屬性當(dāng)一個(gè)端口加入AP后，不能在該端口上進(jìn)行任何配置，直到該端口退出AP

配置端口聚合創(chuàng)建APSwtich(config)#interfaceaggregateport

n

（n為AP號(hào)）將端口加入APSwitch(config)#interfacerange{port-range}Switch(config-if-range)#port-groupport-group-number

注意：如果這個(gè)AP不存在，則同時(shí)創(chuàng)建這個(gè)AP將端口從AP中刪除Switch(config-if)#noport-group

配置端口聚合將AP設(shè)置為三層接口Switch(config)#interfaceaggregateport

aggregate-port-number

Switch(config-if)#noswitchport

Switch(config-if)#ipaddress

ip-addressmask

配置流量平衡Switch(config)#aggregateportload-balance{dst-mac|src-mac|src-dst-mac|dst-ip|src-ip|ip}注意：以RG-S3750-24型號(hào)的交換機(jī)為例，不同型號(hào)交換機(jī)支持的流量平衡算法可能會(huì)不同配置端口聚合查看端口聚合配置

Switch#showaggregateport[port-number]{load-balance|summary}Switch#showinterfaceaggregateport

N端口聚合配置實(shí)例F0/2F0/1F0/2F0/1SW1SW2S3750(config)#hostnameSW1