作業(yè)筆記及時所用軟件設(shè)計或其他第10章

第10章

STP生成樹協(xié)議Page2/53本章結(jié)構(gòu)STP協(xié)議STP的功能STP的工作原理PVST防止廣播風暴算法BPDU包生成樹端口的狀態(tài)工作原理配置Page3/53交換機工作原理根據(jù)MAC地址表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，如果地址未知，則廣播ABaabbA查MAC地址表，目的地址在表中不存在A廣播這個數(shù)據(jù)幀CPage4/53廣播風暴的產(chǎn)生當網(wǎng)絡(luò)中存在物理環(huán)路，會產(chǎn)生廣播風暴AaabbBCA查MAC地址表，目標地址在表中不存在，A廣播這個幀B與C查MAC地址表，未知目標地址，B與C廣播該幀形成雙向廣播環(huán)，廣播永遠不會停止，產(chǎn)生廣播風暴廣播風暴最終會導致網(wǎng)絡(luò)資源耗盡，交換機死機！Page5/53STP協(xié)議介紹STP－SpanningTreeProtocol（生成樹協(xié)議）邏輯上斷開環(huán)路，防止廣播風暴的產(chǎn)生當線路出現(xiàn)故障，斷開的接口被激活，恢復(fù)通信，起備份線路的作用ABCPage6/53STP的算法STP將一個環(huán)形網(wǎng)絡(luò)生成無環(huán)拓樸的步驟：選擇根網(wǎng)橋（RootBridge）選擇根端口（RootPorts）選擇指定端口（DesignatedPorts）網(wǎng)橋是交換機的前身，由于STP是在網(wǎng)橋基礎(chǔ)上開發(fā)的，因此現(xiàn)在在交換機的網(wǎng)絡(luò)中仍然沿用網(wǎng)橋這一術(shù)語第一步：選擇根網(wǎng)橋Page7/53選擇根網(wǎng)橋的依據(jù)網(wǎng)橋ID（BID）網(wǎng)橋ID是唯一的，交換機之間選擇BID值最小的交換機作為網(wǎng)絡(luò)中的根網(wǎng)橋網(wǎng)橋優(yōu)先級網(wǎng)橋的MAC地址2字節(jié)6字節(jié)取值范圍：0～65535缺省值：32768選擇根網(wǎng)橋的目的是為了給將生成的樹形結(jié)構(gòu)確定一個樹根Page8/53STP選擇根網(wǎng)橋舉例根據(jù)網(wǎng)橋ID選擇根網(wǎng)橋ABC優(yōu)先級：4096

MAC地址：000d.2800.b100優(yōu)先級：32768

MAC地址：000d.2800.b101優(yōu)先級：32768

MAC地址：000d.2800.b102RootBridge下一步：選擇根端口以本拓樸為例，介紹STP的計算過程Page9/53選擇根端口的依據(jù)在非根網(wǎng)橋上選擇一個到根網(wǎng)橋最近的端口作為根端口選擇根端口的依據(jù)是：根路徑成本最低直連的網(wǎng)橋ID最小端口ID最小Page10/53根路徑成本根路徑成本－是網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋的路徑上所有鏈路的成本之和RootBridge路徑成本：19路徑成本：100CBAPort1C的Port1根路徑成本＝19＋100＝119Page11/53路徑成本路徑成本根據(jù)鏈路帶寬的高低規(guī)定鏈路帶寬（Mb/s）路徑成本10100166245391001915514622610004100002Page12/53端口ID端口ID的組成

端口優(yōu)先級

端口編號

8位8位取值范圍：0～255缺省值：128Page13/53100MSTP選擇根端口舉例在非根橋上，選擇一個根端口（RP）ABC優(yōu)先級：4096

MAC地址：000d.2800.b100優(yōu)先級：32768

MAC地址：000d.2800.b101優(yōu)先級：32768

MAC地址：000d.2800.b102RootBridge下一步：選擇指定端口100M100MRootPortRootPort在B和C上，到達A最近的端口是B和C的根端口Page14/53選擇指定端口的依據(jù)在每個網(wǎng)段上，選擇1個指定端口根橋上的端口全是指定端口非根橋上的指定端口：根路徑成本最低端口所在的網(wǎng)橋的ID值較小端口ID值較小Page15/53STP選擇指定端口舉例在每個網(wǎng)段選擇1個指定端口（DP）100MABC優(yōu)先級：4096

MAC地址：000d.2800.b100優(yōu)先級：32768

MAC地址：000d.2800.b101優(yōu)先級：32768

MAC地址：000d.2800.b102RootBridge100M100MRootPort這個端口既不是根端口，也不是指定端口，STP將這個端口阻塞（Block）在這個網(wǎng)段上，B的網(wǎng)橋ID較小，所以B上的端口為指定端口DPDPDP根網(wǎng)橋上的端口都是指定端口Page16/53STP計算結(jié)果經(jīng)過STP計算，最終的邏輯結(jié)構(gòu)為無環(huán)拓樸100MABC優(yōu)先級：32768

MAC地址：000d.2800.b101優(yōu)先級：32768

MAC地址：000d.2800.b102100M優(yōu)先級：4096

MAC地址：000d.2800.b100備份線路Page17/53STP舉例DCABBID：32768000d.2800.b100BID：32768000d.2805.c100BID：32768000d.2810.d100BID：32768000d.2811.e100100M100M100M100M100MRootBridgeRPRPRPDPDPDPBlockPage18/53經(jīng)過STP計算后的邏輯拓樸DCABBID：32768000d.2800.b100BID：32768000d.2805.c100BID：32768000d.2810.d100BID：32768000d.2811.e100100M100M100MRootBridgeSW1優(yōu)先級：32768MAC地址：001f.caff.1000優(yōu)先級：32768

MAC地址：0021.1ba5.6980SW2100M100MF0/23F0/23F0/24F0/24STP算法的驗證3-2兩條等速率鏈路連接的兩臺交換機的STP選舉RootBridgeRootPortDP選擇根端口時，比較接收到的對端端口ID值教員演示操作過程19SW1STP算法的驗證3-3三臺交換機的生成樹協(xié)議選舉SW2優(yōu)先級：32768

MAC地址：0021.1ba5.6980優(yōu)先級：32768

MAC地址：0021.d780.7400優(yōu)先級：32768

MAC地址：001f.caff.1000SW3RootBridgeRootPort100M100M100MRootPortDPDPDPF0/23F0/24F0/24F0/24F0/23F0/23教員演示操作過程20Page21/53BPDU（橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元）交換機之間使用BPDU來交換STP信息BPDUBridgeProtocolDataUnit－橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元使用組播發(fā)送BPDU，組播地址為：01-80-c2-00-00-00BPDU分為2種類型：配置BPDU－用于生成樹計算拓樸變更通告（TCN）BPDU－用于通告網(wǎng)絡(luò)拓樸的變化有沒有想過，交換機怎么知道其他交換機的網(wǎng)橋ID？怎么知道哪個端口的根路徑成本最??？Page22/53BPDU包含的關(guān)鍵字段字段字節(jié)作用協(xié)議ID2版本號1報文類型1標識是配置BPDU還是TCNBPDU標記域1根網(wǎng)橋ID8用于通告根網(wǎng)橋的ID根路徑成本4說明這個BPDU從根傳輸了多遠發(fā)送網(wǎng)橋ID8發(fā)送這個BPDU網(wǎng)橋的ID端口ID2發(fā)送報文的端口的ID報文老化時間2計時器值，用于說明生成樹用多長時間完稱它的每項功能最大老化時間2訪問時間2轉(zhuǎn)發(fā)延遲2Page23/53100MSTP使用BPDU選擇根網(wǎng)橋2-1100MAC網(wǎng)橋ID：

32768.000d.2800.b101網(wǎng)橋ID：32768.000d.2800.b102網(wǎng)橋ID：

4096.000d.2800.b100字段值根網(wǎng)橋ID32768.000d.2800.b101根路徑成本0發(fā)送網(wǎng)橋ID32768.000d.2800.b101端口IDxxxxB交換機啟動時，假定自己是根網(wǎng)橋，在向外發(fā)送的BPDU中，根網(wǎng)橋ID字段填寫自己的網(wǎng)橋ID100MPage24/53100M100MSTP使用BPDU選擇根網(wǎng)橋2-2100MAC字段值根網(wǎng)橋ID4096.000d.2800.b100根路徑成本0發(fā)送網(wǎng)橋ID4096.000d.2800.b100端口IDxxxx當接收到其他交換機發(fā)出的BPDU后，比較網(wǎng)橋ID，選擇較小的添加到根網(wǎng)橋ID中100MA字段值根網(wǎng)橋ID4096.000d.2800.b100根路徑成本0發(fā)送網(wǎng)橋ID32768.000d.2800.b101端口IDxxxxB100M網(wǎng)橋ID：

32768.000d.2800.b101網(wǎng)橋ID：32768.000d.2800.b102網(wǎng)橋ID：

4096.000d.2800.b100當全網(wǎng)所有的交換機接收到全部的BPDU并作比較后，就可以選擇出唯一的一個根網(wǎng)橋Page25/53STP使用BPDU計算根路徑成本2-1100M100M100MAC字段值根網(wǎng)橋ID4096.000d.2800.b100根路徑成本0發(fā)送網(wǎng)橋ID4096.000d.2800.b100端口IDxxxxAB根網(wǎng)橋發(fā)送根路徑成本為0的BPDU100MRootBridge網(wǎng)橋ID：

32768.000d.2800.b101網(wǎng)橋ID：32768.000d.2800.b102網(wǎng)橋ID：

4096.000d.2800.b100Page26/53RootBridgeASTP使用BPDU計算根路徑成本2-2其他交換機接收到根網(wǎng)橋的BPDU后，在根路徑成本上添加接收接口的路徑成本，然后轉(zhuǎn)發(fā)100M100M100MAC字段值根網(wǎng)橋ID4096.000d.2800.b100根路徑成本19發(fā)送網(wǎng)橋ID32768.000d.2800.b101端口IDxxxx100MB交換機保存接口的根路徑成本到內(nèi)存中網(wǎng)橋ID：

32768.000d.2800.b101網(wǎng)橋ID：32768.000d.2800.b102網(wǎng)橋ID：

4096.000d.2800.b100Page27/53生成樹端口的狀態(tài)狀態(tài)用途轉(zhuǎn)發(fā)（Forwarding）發(fā)送和接收用戶數(shù)據(jù)學習（Learning）構(gòu)建網(wǎng)橋表偵聽（Listening）構(gòu)建“活動”拓樸阻塞（Blocking）只接收BPDU禁用（Disable）強制關(guān)閉交換機端口的5種STP狀態(tài)Page28/53生成樹計時器20秒20秒15秒35秒15秒50秒阻斷傾聽轉(zhuǎn)發(fā)學習最大壽命轉(zhuǎn)發(fā)延遲轉(zhuǎn)發(fā)延遲交換機開機需要等待30秒時間開始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)當某個正在使用的鏈路斷掉，阻塞的端口需要50秒時間開始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)Page29/53階段總結(jié)如何確定哪些端口被block，哪些端口的狀態(tài)為forward選舉根網(wǎng)橋選舉根端口選舉指定端口生成樹端口的狀態(tài)生成樹計時器Page30/53VLAN與STPVLAN3VLAN2VLAN2VLAN1VLAN1VLAN3標準的生成樹協(xié)議（CST）不考慮VLAN經(jīng)過STP計算，會有一條鏈路被斷開PVST（Cisco私有）為每個VLAN構(gòu)造一個生成樹實例VLAN與STP關(guān)系VLAN3VLAN2VLAN2VLAN1VLAN1VLAN3經(jīng)過STP計算，會有一條鏈路被斷開IEEE通用生成樹（CST）不考慮VLANPVST+區(qū)域PVST區(qū)域CST區(qū)域PVST+Cisco私有可以與CST互操作31Page32/53PVST的配置生成樹自動運行，為什么還要進行配置？PVST+在實際中的應(yīng)用PVST+配置的意義配置網(wǎng)絡(luò)中比較穩(wěn)定的交換機為根網(wǎng)橋利用PVST+實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的負載分擔VLAN1～10VLAN1～5的根網(wǎng)橋VLAN1～5的根端口VLAN1～5數(shù)據(jù)的流向接入交換機VLAN1～10VLAN1～10VLAN6～10的根網(wǎng)橋VLAN6～10的根端口VLAN6～10數(shù)據(jù)的流向33PVST+的配置命令2-1啟用生成樹命令Switch（config）#spanning-treevlanvlan-list指定根網(wǎng)橋Switch（config）#spanning-treevlanvlan-listpriorityBridge-prioritySwitch（config）#spanning-treevlanvlan-listroot{primary|secondary}修改端口成本Switch（config-if）#spanning-treevlanvlan-listcostcost修改端口優(yōu)先級Switch（config-if）#spanning-treevlanvlan-listport-prioritypriority34PVST+的配置命令2-2配置速端口Switch（config-if）#spanning-treeportfast查看生成樹的配置Switch#showspanning-tree查看某個VLAN的生成樹詳細信息Switch#showspanning-treevlanvlan-iddetail35PVST+配置實例2-1需求描述兩臺交換機相連，配置PVST+負載均衡VLAN1數(shù)據(jù)從F0/24接口鏈路通過VLAN2數(shù)據(jù)從F0/23接口鏈路通過VLAN1~2VLAN1~2VLAN1的根網(wǎng)橋VLAN2的根網(wǎng)橋SW1SW2F0/23F0/23F0/24F0/24教員演示操作過程36PVST+配置實例2-2需求描述三臺交換機相連，配置PVST+負載均衡SW1成為VLAN1的根網(wǎng)橋SW2成為VLAN2的根網(wǎng)橋SW3上配置速端口（F0/1～F0/10）SW3F0/23F0/24F0/23SW2SW1F0/24F0/24F0/23VLAN1~2VLAN1的根網(wǎng)橋VLAN2的根網(wǎng)橋教員演示操作過程37實驗案例1：配置VLAN負載均衡2-1需求描述四臺交換機相連，配置PVST+負載均衡鏈路均為100M鏈路，其中的交換機設(shè)備都為默認配置SW1SW2SW4SW3F0/15F0/15F0/14F0/14F0/14F0/14F0/13F0/15F0/13F0/15VLAN1~4VLAN1~4VLAN1~2的根網(wǎng)橋VLAN3~4的根網(wǎng)橋38實驗案例1：配置VLAN負載均衡2-2實現(xiàn)思路更改STP優(yōu)先級，使交換機成為相應(yīng)VLAN的根網(wǎng)橋通過show命令查看STP信息學員練習40分鐘完成39實驗案例2：配置STP2-1需求描述在交換機上添加VLAN2和VLAN3SW1成為VLAN1的根網(wǎng)橋SW2成為VLAN2的根網(wǎng)橋SW3成為VLAN3的根網(wǎng)橋SW3F0/14F0/14F0/15SW2SW1F0/15F0/15F0/1440實驗案例2：配置STP2-2實現(xiàn)思路更改STP優(yōu)先級，使交換機成為相應(yīng)VLAN的根網(wǎng)橋?qū)W員練習40分鐘完成41Page42/53配置網(wǎng)絡(luò)中比較穩(wěn)定的交換機為根網(wǎng)橋利用PVST實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的負載分擔PVST在實際中的應(yīng)用V1－V10VLAN1－5的根網(wǎng)橋VLAN6－10的根網(wǎng)橋V1－V10V1－V10VLAN1－5的根端口VLAN1－5數(shù)據(jù)的流向VLAN6－10的根端口VLAN6－10數(shù)據(jù)的流向接入交換機Page43/53PVST的配置命令2-1啟用生成樹Switch(config)#spanning-treevlanvlan-list設(shè)置根網(wǎng)橋Switch(config)#spanning-treevlanvlan-listrootprimary|secondary修改網(wǎng)橋的優(yōu)先級Switch(config)#spanning-treevlanvlan-listpriorityBridge-priority設(shè)置為根網(wǎng)橋后，優(yōu)先級變成24576優(yōu)先級的值為4096的倍數(shù)Page44/53PVST的配置命令2-2修改端口成本Switch(config-if)#spanning-treevlanvlan-listcostcost修改端口優(yōu)先級Switch(config-if)#spanning-treevlanvlan-list

port-prioritypriority配置上行速鏈路Switch(config)#spanning-treeuplinkfast配置端口速鏈路Switch(config-if)#spanning-treeportfastPage45/53PVST配置的查看查看生成樹的配置Switch#showspanning-tree查看某個VLAN的生成樹詳細信息Switch#showspanning-treevlanvlan-iddetailPage46/53PVST配置實例11-1CABDPort24Port24Port23Port23Port22Port23Port23Port22Port22Port2232768.000d.28bf.4b4032768.0013.6007.6a0032768.000d.2861.b10032768.000d.28bf.1140缺省情況下的STPRootBridgeBlock希望的配置結(jié)果Vlan1-4Vlan1-4Vlan1-2的根網(wǎng)橋Vlan3-4的根網(wǎng)橋Page47/53PVST配置實例11-2配置SwA為VLAN1和2的根網(wǎng)橋SwA(config)#spanning-treevlan1rootprimarySwA(config)#spanning-treevlan2rootprimary配置SwB在VLAN3和4中優(yōu)先級為4096SwB(config)#spanning-treevlan3priority4096SwB(config)#spanning-treevlan4priority4096Page48/53PVST配置實例11-3查看配置結(jié)果SwB#showspanning-treeVLAN0001SpanningtreeenabledprotocolieeeRootIDPriority24577Address000d.28bf.4b40Cost19Port24(FastEthernet0/24)HelloTime2secMaxAge20secForwardDelay15secBridgeIDPriority32769(priority32768sys-id-ext1)Address0013.6007.6a00HelloTime2secMaxAge20secForwardDelay15secAgingTime300InterfaceRoleStsCostPrio.NbrType

Fa0/22AltnBLK19128.22P2pFa0/23AltnBLK19128.23P2pFa0/24RootFWD19128.24P2p根網(wǎng)橋的信息自己的信息本地接口的信息VLAN1的根網(wǎng)橋為SwA，優(yōu)先級為24576＋VLANID端口22和23阻塞，24為根端口VLAN2的生成樹信息Page49/53PVST配置實例11-4VLAN0002SpanningtreeenabledprotocolieeeRootIDPriority24578Address000d.28bf.4b40Cost19Port24(FastEthernet0/24)HelloTime2secMaxAge20secForwardDelay15secBridgeIDPriority32770(priority32768sys-id-ext2)Address0013.6007.6a00HelloTime2secMaxAge20secForwardDelay15secAgingTime300InterfaceRoleStsCostPrio.NbrType

Fa0/22AltnBLK19128.22P2pFa0/23AltnBLK19128.23P2pFa0/24RootFWD19128.24P2pPage50/53PVST配置實例11-5CDPort24Port24Port23Port23Port22Port23Port23Port22Port22Port2224576.000d.28bf.4b4032768.0013.6007.6a0032768.000d.2861.b10032768.000d.28bf.1140VLAN1-2的邏輯拓樸Vlan1-4Vlan1-4Vlan1-2的根網(wǎng)橋BAPage51/53PVST配置實例11-6查看配置結(jié)果（VLAN3－4)SwA#showspanning-tree

VLAN0003SpanningtreeenabledprotocolieeeRootIDPriority4099Address0013.6007.6a00Cost19Port24(FastEthernet0/24)HelloTime2secMaxAge20secForwardDelay15secBridgeIDPriority32771(priority32768sys-id-ext3)Address000d.28bf.4b40HelloTime2secMaxAge20secForwardDelay15secAgingTime300InterfaceRoleStsCostPrio.NbrType

Fa0/22AltnBLK19128.22P2pFa0/23AltnBLK19128.23P2pFa0/24RootFWD19128.24P2pVLAN4的生成樹信息Page52/53PVST配置實例11-7VLAN0004SpanningtreeenabledprotocolieeeRootIDPriority4100Address0013.6007.6a00Cost19Port24(FastEthernet0/24)HelloTime2secMaxAge20secForwardDelay15secBridgeIDPriority32772(priority32768sys-id-ext4)Address000d.28bf.4b40HelloTime2secMaxAge20secForwardDelay15secAgingTime300InterfaceRoleStsCostPrio.NbrType

Fa0/22AltnBLK19128.22P2pFa0/23AltnBLK19128.23P2pFa0/24RootFWD19128.24P2pPage53/53PVST配置實例11-8CDPort24Port24Port23Port23Port22Port23Port23Port22Port22Port2232768.000d.28bf.4b404096.0013.6007.6a0032768.000d.2861.b10032768.000d.28bf.1140VLAN3-4的邏輯拓樸Vlan1-4Vlan1-4Vlan3-4的根網(wǎng)橋BAPortFastUplinkFastBackboneFastBackboneFast(Cont.)Page58/53PVST配置實例11-9配置交換機C上連接主機的端口為速端口SwC(config)#interfacerangefastEthernet0/1-20SwC(config-if-range)#spanning-treeportfast%Warning:portfastshouldonlybeenabledonportsconnectedtoasinglehost.Connectinghubs,concentrators,switches,bridges,etc...tothisinterfacewhenportfastisenabled,cancausetemporarybridgingloops.UsewithCAUTION%Portfastwillbeconfiguredin20interfacesduetotherangecommandbutwillonlyhaveeffectwhentheinterfacesareinanon-trunkingmode.Page59/53PVST配置實例11-10在交換機C上配置上行速鏈路SwC(config)#spanning-treeuplinkfastPage60/53PVST配置實例11-11配置了上行速鏈路后查看生成樹信息SwC#showspanning-tree

VLAN0001SpanningtreeenabledprotocolieeeRootIDPriority24577Address000d.28bf.4b40Cost3019Port23(FastEthernet0/23)HelloTime2secMaxAge20secForwardDelay15secBridgeIDPriority49153(priority49152sys-id-ext1)Address000d.2861.b100HelloTime2secMaxAge20secForwardDelay15secAgingTime300UplinkfastenabledInterfaceRoleStsCostPrio.NbrType

Fa0/22AltnBLK3019128.22P2pFa0/23RootFWD3019128.23P2p根路徑成本增加了3000網(wǎng)橋優(yōu)先級變成了49152端口22從轉(zhuǎn)發(fā)變?yōu)樽枞丝诘穆窂匠杀緸?019STP配置演示ImplementingSpanningTreeImplementingRST