管理交換網(wǎng)絡(luò)中的冗余鏈路

第8課管理交換網(wǎng)絡(luò)中的冗余鏈路

——生成樹協(xié)議和端口匯聚

浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院第一頁，共四十五頁。本章內(nèi)容交換網(wǎng)絡(luò)中的冗余鏈路生成樹協(xié)議STP快速生成樹協(xié)議RSTP配置STP、RSTP以太網(wǎng)鏈路聚合第二頁，共四十五頁。網(wǎng)絡(luò)中存在的單點(diǎn)故障故障網(wǎng)絡(luò)中的單點(diǎn)故障可導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的無法訪問第三頁，共四十五頁。交換網(wǎng)絡(luò)中的冗余鏈路故障在網(wǎng)絡(luò)中提供冗余鏈路解決單點(diǎn)故障問題第四頁，共四十五頁。冗余鏈路出現(xiàn)的問題--環(huán)路發(fā)送一個(gè)廣播幀廣播風(fēng)暴冗余鏈路會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)環(huán)路,當(dāng)交換網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)環(huán)路會(huì)產(chǎn)生廣播風(fēng)暴、多幀復(fù)制和MAC地址表不穩(wěn)定等現(xiàn)象。嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行。第五頁，共四十五頁。環(huán)路問題的解決主要鏈路正常時(shí)，斷開備份鏈路主要鏈路出故障時(shí),自動(dòng)啟用備份鏈路第六頁，共四十五頁。課程議題交換網(wǎng)絡(luò)中的冗余鏈路生成樹協(xié)議STP快速生成樹協(xié)議RSTP配置STP、RSTP以太網(wǎng)鏈路聚合第七頁，共四十五頁。生成樹協(xié)議生成樹協(xié)議（spanning-treeprotocol）由IEEE802.1d標(biāo)準(zhǔn)定義生成樹協(xié)議實(shí)現(xiàn)了在交換網(wǎng)絡(luò)中通過SPA（生成樹算法）生成一個(gè)沒有環(huán)路的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)主要鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，能夠自動(dòng)切換到備份鏈路，保證網(wǎng)絡(luò)的正常通信。生成樹協(xié)議的作用是為了提供冗余鏈路，解決網(wǎng)絡(luò)環(huán)路問題第八頁，共四十五頁。BPDU(網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元）ForwardDelayHelloTimeMaximumTimeMessageAgePortIDBridgeIDCostofPathRootIDFlagsMessageTypeVersionProtocolID

RootID:由2字節(jié)優(yōu)先級和6字節(jié)MAC組成。CostofPath：路徑開銷是從Switch到RootBridge的方向疊加的。MaximumTime:當(dāng)一段時(shí)間未收到任何BPDU，生存期達(dá)到MaxAge時(shí)，網(wǎng)橋則認(rèn)為該端口連接的鏈路發(fā)生故障。默認(rèn)20秒。HelloTime:發(fā)送BPDU的周期。默認(rèn)2秒。PortID:端口信息由1字節(jié)端口優(yōu)先級和1字節(jié)端口ID組成。ForwardDelay：BPDU全網(wǎng)傳輸延遲。默認(rèn)15秒第九頁，共四十五頁。生成樹工作機(jī)制1.網(wǎng)絡(luò)中選擇了一個(gè)交換機(jī)為根交換機(jī)（RootBridge）；2.每個(gè)交換機(jī)都計(jì)算出了到根交換機(jī)（RootBridge）的最短路徑；3.所有非根交換機(jī)都有一個(gè)根口（RootPort），即提供最短路徑到根交換機(jī)（RootBridge）的端口；4.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）；6.其他的冗余端口就處于阻塞狀態(tài)（Blocking或Discarding）。5.根口（Rootport）和指定端口（Designatedport）進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)Forwarding狀態(tài)；第十頁，共四十五頁。生成樹協(xié)議的工作過程switchAswitchCswitchB1、選舉根交換機(jī)（RootBridge）BPDUBPDUBPDUA為根交換機(jī)2、所有非根交換機(jī)選擇一條到達(dá)根交換機(jī)的最短路徑此為最短路徑此為最短路徑3、所有非根交換機(jī)產(chǎn)生一個(gè)根端口根端口4、每個(gè)LAN確定指定端口指定端口5、將所有根端口和指定端口設(shè)為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)6、將其他端口設(shè)為阻塞狀態(tài)第十一頁，共四十五頁。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)先級和Mac地址組合而成；交換機(jī)優(yōu)先級和Mac地址越小則BridgeID就越小。第十二頁，共四十五頁。最短路徑的選擇1、比較本交換機(jī)到達(dá)根交換機(jī)路徑的開銷，選擇開銷最小的路徑。帶寬IEEE802.1dIEEE802.1t-------------------------------------10Mbps1002000000100Mbps192000001000Mbps420000第十三頁，共四十五頁。最短路徑的選擇假設(shè)SwA為根交換機(jī)10019路徑開銷為19SwBSwASwCSwDSwE1001938100第十四頁，共四十五頁。最短路徑的選擇2、如果路徑開銷相同，則比較發(fā)送BPDU交換機(jī)的BridgeIDMac:00d0f80000f1SwCSwBSwDSwAMac:00d0f80000d1Mac:00d0f80000f2第十五頁，共四十五頁。最短路徑的選擇3、如果發(fā)送者BridgeID相同，即同一臺(tái)交換，則比較發(fā)送者交換機(jī)的portIDMac:00d0f80000f1SwCSwBSwDSwAMac:00d0f80000d1f0/1f0/2PortID:端口信息由1字節(jié)端口優(yōu)先級和1字節(jié)端口ID組成第十六頁，共四十五頁。最短路徑的選擇4、如果發(fā)送者PortID相同，則比較接收者的portID7Mac:00d0f80000f1612SwCSwBSwDSwAHUBMac:00d0f80000d18第十七頁，共四十五頁。生成樹協(xié)議端口的狀態(tài)BlockListeninglearningForwarding20秒最大生存時(shí)間15秒轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)15秒轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)生成樹經(jīng)過一段時(shí)間（默認(rèn)值是50秒左右）穩(wěn)定之后，所有端口要么進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，要么進(jìn)入阻塞狀態(tài)。第十八頁，共四十五頁。課程議題交換網(wǎng)絡(luò)中的冗余鏈路生成樹協(xié)議STP快速生成樹協(xié)議RSTP配置STP、RSTP以太網(wǎng)鏈路聚合第十九頁，共四十五頁?？焖偕蓸鋮f(xié)議RSTP(RapidSpannningTreeProtocol)IEEE802.1wRSTP協(xié)議在STP協(xié)議基礎(chǔ)上做了三點(diǎn)重要改進(jìn)，使得收斂速度快得多（最快1秒以內(nèi)）。IEEE802.1w—快速生成樹協(xié)議第二十頁，共四十五頁。第一點(diǎn)改進(jìn)：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，當(dāng)根端口/指定端口失效的情況下，替換端口/備份端口就會(huì)無時(shí)延地進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。第二點(diǎn)改進(jìn)：在只連接了兩個(gè)交換端口的點(diǎn)對點(diǎn)鏈路中，指定端口只需與下游交換機(jī)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)。第三點(diǎn)改進(jìn)：直接與終端相連而不是把其他交換機(jī)相連的端口定義為邊緣端口（EdgePort）。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)。RSTP相對于STP的改進(jìn)第二十一頁，共四十五頁。端口角色和端口狀態(tài)Rootport具有到根交換機(jī)的最短路徑的端口。Designatedport每個(gè)LAN的通過該口連接到根交換機(jī)。Alternateport根端口的替換口，一旦根端口失效，該口就立

刻變?yōu)楦丝?。BackupportDesignatedport的備份口，當(dāng)一個(gè)交換機(jī)有兩個(gè)端口都連接在一個(gè)LAN上，那么高優(yōu)先級的端口為Designatedport，低優(yōu)先級的端口為Backupport。Undesignatedport當(dāng)前不處于活動(dòng)狀態(tài)的口，即OperState為down的端口都被分配了這個(gè)角色。第二十二頁，共四十五頁。拓?fù)渥兓瘷C(jī)制拓?fù)涓淖兿?12整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓樸穩(wěn)定為一個(gè)樹型結(jié)構(gòu)就大約需要1秒2第二十三頁，共四十五頁。RSTP協(xié)議提供了protocol-migration功能來強(qiáng)制發(fā)RSTPBPDURSTP與STP的兼容性第二十四頁，共四十五頁。802.1s(MSTP)instance：一臺(tái)交換機(jī)的一個(gè)或多個(gè)vlan的集合MSTregion：有著相同instance配置的交換機(jī)組成的域，運(yùn)行獨(dú)立的生成樹（IST，internalspanning-tree）CST（commonspanningtree）多個(gè)MSTregion組合

既避免了環(huán)路的產(chǎn)生，也能讓相同vlan間的通訊不受影響

MSTP技術(shù)VLAN1VLAN1VLAN2VLAN2ABCDMstregion1Mstregion2CST第二十五頁，共四十五頁。課程議題交換網(wǎng)絡(luò)中的冗余鏈路生成樹協(xié)議STP快速生成樹協(xié)議RSTP配置STP、RSTP

以太網(wǎng)鏈路聚合第二十六頁，共四十五頁。生成樹協(xié)議的配置開啟生成樹協(xié)議Switch(config)#Spanning-tree如果您要關(guān)閉SpanningTree協(xié)議，可用nospanning-tree全局配置命令進(jìn)行設(shè)置。第二十七頁，共四十五頁。生成樹協(xié)議的配置配置生成樹協(xié)議的類型Switch(config)#Spanning-treemodestp/rstp/mstp注：銳捷全系列交換機(jī)默認(rèn)使用MSTP協(xié)議第二十八頁，共四十五頁。配置交換機(jī)優(yōu)先級配置交換機(jī)優(yōu)先級Switch(config)#spanning-treepriority<0-61440>(“0”或“4096”的倍數(shù)、共16個(gè)、缺省32768)如果要恢復(fù)到缺省值，可用nospanning-treepriority全局配置命令進(jìn)行設(shè)置第二十九頁，共四十五頁。配置交換機(jī)端口優(yōu)先級配置端口優(yōu)先級Switch(config-if)#spanning-treeport-priority<0-240>(“0”或“16”的倍數(shù)、共16個(gè)、缺省128)如果要恢復(fù)到缺省值，可用nospanning-treeport-priority接口配置命令進(jìn)行設(shè)置第三十頁，共四十五頁。STP、RSTP信息顯示Switch#showspanning-tree！顯示交換機(jī)生成樹的狀態(tài)Switch#showspanning-treeinterfacefa0/1！顯示交換機(jī)接口的狀態(tài)第三十一頁，共四十五頁。SpanningTree的缺省配置：關(guān)閉STP，且STPPriority是32768，STPportPriority是128。STPportcost根據(jù)端口速率自動(dòng)判斷；HelloTime2秒；Forward-delayTime15秒；Max-ageTime20秒；可通過spanning-treereset命令讓spanningtree參數(shù)恢復(fù)到缺省配置。配置STP、RSTP第三十二頁，共四十五頁。課程議題交換網(wǎng)絡(luò)中的冗余鏈路生成樹協(xié)議STP快速生成樹協(xié)議RSTP配置STP、RSTP以太網(wǎng)鏈路聚合

第三十三頁，共四十五頁。交換網(wǎng)絡(luò)問題對于局域網(wǎng)交換機(jī)之間以及從交換機(jī)到高需求服務(wù)的許多網(wǎng)絡(luò)連接來說，100M甚至1Gbps的帶寬是不夠的瓶頸100M鏈路100M/1000M鏈路第三十四頁，共四十五頁。鏈路聚合端口聚合將交換機(jī)上的多個(gè)端口在物理上連接起來，在邏輯上捆綁在一起，形成一個(gè)擁有較大寬帶的端口，形成一條干路，可以實(shí)現(xiàn)均衡負(fù)載，并提供冗余鏈路。802.3ad標(biāo)準(zhǔn)定義了如何將兩個(gè)以上的以太網(wǎng)鏈路組合起來為高帶寬網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)負(fù)載共享、負(fù)載平衡以及提供更好的彈性.第三十五頁，共四十五頁。鏈路聚合第三十六頁，共四十五頁。802.3ad的主要優(yōu)點(diǎn)1、鏈路聚合技術(shù)（也稱端口聚合（AP））幫助用戶減少帶寬瓶頸的壓力。2、鏈路聚合標(biāo)準(zhǔn)在點(diǎn)到點(diǎn)鏈路上提供了固有的、自動(dòng)的冗余性。第三十七頁，共四十五頁。流量平衡Aggregateport(AP)根據(jù)報(bào)文的源MAC地址、目的MAC地址或IP地址進(jìn)行流量平衡，即把流量平均地分配到AP的成員鏈路中去。第三十八頁，共四十五頁。配置aggregateport的注意事項(xiàng)1.組端口的速度必須一致；2.組端口必須屬于同一個(gè)VLAN；3.組端口使用的傳輸介質(zhì)相同；4.組端口必須屬于同一層次，并與AP也要在同一層次。第三十九頁，共四十五頁。配置aggregateport將該接口加入一個(gè)AP(如果這個(gè)AP不存在，則同時(shí)創(chuàng)建這個(gè)AP)。Switch#configureterminalSwitch(config)#interfaceinterface-id

Switch(config-if-range)#port-groupport-group-number第四十頁，共四十五頁。配置三層aggregateSwitch(config)#interfaceaggregate-portport-number

Switch(config-if)#noswitchportSwitch(config-if)#ipaddress192.168.1.1255.255.255.0第四十一頁，共四十五頁。配置AP的流量平衡算法