月12號(hào)二層網(wǎng)絡(luò)中常用的技術(shù)

思博網(wǎng)絡(luò)SPOTO二層網(wǎng)絡(luò)中常用的技術(shù)（中）講師：梁老師

日期：2019年3月12日010302STP工作原理及配置介紹RSTP工作原理及配置介紹學(xué)好這項(xiàng)技術(shù)在工作中有何作用？學(xué)好這項(xiàng)技術(shù)在工作中有何作用？03實(shí)戰(zhàn)模擬STP及RSTP福州校區(qū)成立20032007上海校區(qū)成立2014轉(zhuǎn)型線上2017騰訊課堂官方認(rèn)證福建十大影響力品牌2018騰訊課堂金課堂獎(jiǎng)4SPOTO思博網(wǎng)絡(luò)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才培訓(xùn)教育機(jī)構(gòu)，致力于培育優(yōu)質(zhì)的互聯(lián)網(wǎng)人才。幫助學(xué)員拿到IE證書是我們一直堅(jiān)持的目標(biāo)。思博是做什么的？思博網(wǎng)絡(luò)成立于2003年，共幫助1000+學(xué)員拿到IE證書，是業(yè)內(nèi)通過IE人數(shù)最多機(jī)構(gòu)。關(guān)于IE的過程，我們比學(xué)員更是深有體會(huì)，盡全力幫助學(xué)員獲得IE是我們的心愿。思博的十六年歷程我們在思科認(rèn)證、華為認(rèn)證、Linux、CISSP信息安全認(rèn)證、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等領(lǐng)域?yàn)榭蛻籼峁┯懈偁幜Φ呐嘤?xùn)產(chǎn)品和可信賴的服務(wù)。思博的方向思博的講師來自各個(gè)方向，擁有多年的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。思博的售后服務(wù)會(huì)讓我們的學(xué)員得到更多的保證，為思博的學(xué)員提供強(qiáng)有力的支持。思博團(tuán)隊(duì)企業(yè)有能力獨(dú)立搭建完整的大中型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，將企業(yè)中所需的語音、無線、云、安全和存儲(chǔ)全面地集成到網(wǎng)絡(luò)之中，并且能滿足各種應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)的使用需求.。R&S數(shù)通方向

企業(yè)有能力構(gòu)建大中型復(fù)雜云計(jì)算平臺(tái)，滿足主流應(yīng)用需求，并能根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展節(jié)奏規(guī)劃企業(yè)IT平臺(tái)，應(yīng)對云計(jì)算時(shí)代的挑戰(zhàn)。Cloud云計(jì)算方向企業(yè)掌握了運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用、大數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用的能力。BigData大數(shù)據(jù)方向企業(yè)有能力構(gòu)建信息安全解決方案，滿足網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計(jì)需求，并能根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展節(jié)奏規(guī)劃企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全，應(yīng)對日益多樣的網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)。Security安全方向企業(yè)有能力構(gòu)建信息存儲(chǔ)解決方案，滿足主流OS、DB應(yīng)用需求，并能根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展節(jié)奏規(guī)劃企業(yè)IT平臺(tái)，應(yīng)對大數(shù)據(jù)時(shí)代的挑戰(zhàn)。Storage存儲(chǔ)方向企業(yè)有能力規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)維云數(shù)據(jù)中心，或?yàn)榭蛻籼峁┰茢?shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)維服務(wù)的能力。DC數(shù)據(jù)中心方向華為數(shù)通課堂

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技能

精通OSPF/BGP/ISIS/STP/VRRP等主流技術(shù)

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STP工作原理及配置介紹RSTP工作原理及配置介紹實(shí)戰(zhàn)模擬STP及RSTPSTP工作原理及配置介紹LearningDisabledForwarding1Blocking33434555521端口初始化或使能;2端口被選為根端口或指定端口。3端口不再是根端口或指定端口。4forwarddelay計(jì)時(shí)器超時(shí)。5端口禁用或鏈路失效。Listening記住： 1、RP、DP端口最終的狀態(tài)是Forwarding狀態(tài) 2、AP端口的最終狀態(tài)是Blocking狀態(tài) 3、listening到learning需要15s，learning到forwarding

需要15s，一共需要30S才能變成forwarding端口狀態(tài)轉(zhuǎn)換Forwarding：轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。端口既可轉(zhuǎn)發(fā)用戶流量也可轉(zhuǎn)發(fā)BPDU報(bào)文.Learning：學(xué)習(xí)狀態(tài)。端口可根據(jù)收到的用戶流量構(gòu)建MAC地址表，但不轉(zhuǎn)發(fā)用戶流量。增加Learning狀態(tài)是為了防止臨時(shí)環(huán)路。Listening：偵聽狀態(tài)。端口可以轉(zhuǎn)發(fā)BPDU報(bào)文，但不能轉(zhuǎn)發(fā)用戶流量。Blocking：阻塞狀態(tài)。比如說AP端口Disabled：禁用狀態(tài)。表示還沒有啟動(dòng)stp的狀態(tài)RootSWASWBBPDUSWCBPDU1、根橋發(fā)生了故障，停止發(fā)送BPDU報(bào)文，下游交換機(jī)就無法收到來自根橋的BPDU報(bào)文2、下游交換機(jī)一直收不到BPDU報(bào)文，MaxAge定時(shí)器就會(huì)超時(shí)（MaxAge的默認(rèn)值為20秒）3、非根交換機(jī)會(huì)互相發(fā)送配置BPDU報(bào)文，重新選舉新的根橋。4、根橋故障會(huì)導(dǎo)致50秒左右的恢復(fù)時(shí)間，恢復(fù)時(shí)間約等于MaxAge加上兩倍的ForwardDelay收斂時(shí)間。ROOT故障Page161、SWB檢測到直連鏈路物理故障后，會(huì)將預(yù)備端口轉(zhuǎn)換為根端口（AP端口變成RP端口，時(shí)間特別快）。2、SWB新的根端口會(huì)在30秒后恢復(fù)到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。SWASWBRootADDRDRSWCAD直連鏈路故障非Page17非直連鏈路故障后，SWC的預(yù)備端口恢復(fù)到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)大約需要50秒。SWAASWCRootBPDUBPDUSWBBPDU1、SWB因此一直收不到來自SWA的BPDU報(bào)文。等待MaxAge定時(shí)器超時(shí)后2、SWB開始發(fā)送自己的BPDU報(bào)文給SWC，SWC的MaxAge定時(shí)器超時(shí)后，SWC會(huì)切換Alternate端口為指定端口并且轉(zhuǎn)發(fā)來自其根端口的BPDU報(bào)文給SWB。3、經(jīng)過STP重新計(jì)算后，SWB重新確定端口角色。非直連鏈路故障后，由于需要等待MaxAge加上兩倍的ForwardDelay時(shí)間，端口需要大約50秒才能恢復(fù)到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。非直連鏈路故障Page18MAC地址表項(xiàng)的默認(rèn)老化時(shí)間是300秒。在這段時(shí)間內(nèi)，SWB無法將數(shù)據(jù)從G0/0/2端口轉(zhuǎn)發(fā)給主機(jī)B。MAC端口00-05-06-07-08-AAG0/0/300-05-06-07-08-BBG0/0/1主機(jī)A主機(jī)BSWASWCSWBG0/0/2G0/0/1G0/0/3G0/0/1G0/0/2G0/0/1G0/0/200-05-06-07-08-AA00-05-06-07-08-BBMAC地址表拓?fù)涓淖儗?dǎo)致MAC地址表錯(cuò)誤SWB中的MAC地址表項(xiàng)定義了通過端口GigabitEthernet0/0/3可以到達(dá)主機(jī)A，通過端口GigabitEthernet0/0/1可以到達(dá)主機(jī)B。由于SWC的根端口產(chǎn)生故障，導(dǎo)致生成樹拓?fù)渲匦率諗?，在生成樹拓?fù)渫瓿墒諗恐螅瑥闹鳈C(jī)A到主機(jī)B的幀仍然不能到達(dá)目的地。這是因?yàn)镸AC地址表項(xiàng)老化時(shí)間是300秒，主機(jī)A發(fā)往主機(jī)B的幀到達(dá)SWB后，SWB會(huì)繼續(xù)通過端口GigabitEthernet0/0/1轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)幀。Page19MAC端口00-05-06-07-08-AAG0/0/300-05-06-07-08-BBG0/0/100-05-06-07-08-BBG0/0/2主機(jī)A主機(jī)BSWASWCSWBG0/0/2G0/0/1G0/0/3G0/0/1G0/0/2G0/0/1G0/0/200-05-06-07-08-AA00-05-06-07-08-BB5.TC1.TCN2.TCA3.TCN4.TCMAC地址表拓?fù)涓淖儗?dǎo)致MAC地址表變化SWC感知到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化后，會(huì)不間斷地向SWB發(fā)送TCNBPDU報(bào)文。SWB收到SWC發(fā)來的TCNBPDU報(bào)文后，會(huì)把配置BPDU報(bào)文中的Flags的TCA位設(shè)置1，然后發(fā)送給SWC，告知SWC停止發(fā)送TCNBPDU報(bào)文。SWB向根橋轉(zhuǎn)發(fā)TCNBPDU報(bào)文。SWA把配置BPDU報(bào)文中的Flags的TC位設(shè)置為1后發(fā)送，通知下游設(shè)備把MAC地址表項(xiàng)的老化時(shí)間由默認(rèn)的300秒修改為ForwardDelay的時(shí)間（默認(rèn)為15秒）。最多等待15秒之后，SWB中的錯(cuò)誤MAC地址表項(xiàng)會(huì)被自動(dòng)清除。此后，SWB就能重新開始MAC表項(xiàng)的學(xué)習(xí)及轉(zhuǎn)發(fā)操作。這樣有一個(gè)問題： 1、15s的時(shí)間還是太慢了RSTP工作原理及配置介紹實(shí)戰(zhàn)模擬STP及RSTPIEEE于2001年發(fā)布的802.1w標(biāo)準(zhǔn)定義了快速生成樹協(xié)議RSTP（RapidSpanning-TreeProtocol），RSTP在STP基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇焖偈諗?。Page23

角色描述BackupBackup端口作為指定端口的備份，提供了另外一條從根橋到非根橋的備份鏈路。AlternateAlternate端口作為根端口的備份端口，提供了從指定橋到根橋的另一條備份路徑。SWASWCSWBDDARRDDBHubRSTP端口角色-BP端口角色問題1：為什么SW3的G0/0/5成為BP端口？而不是G0/0/4問題2：怎么樣讓SW3的G0/0/5成為DP端口呢？Page25EdgePortSWASWCSWBRSTP邊緣端口-EP端口1、邊緣端口一般與用戶終端設(shè)備直接連接2、邊緣端口不參與RSTP運(yùn)算但是邊緣端口可以往外發(fā)BPDU3、可以由Disabled狀態(tài)直接轉(zhuǎn)到Forwarding狀態(tài)，且不經(jīng)歷時(shí)延4、一旦邊緣端口收到配置BPDU報(bào)文，就喪失了邊緣端口屬性，成為普通STP端口，并重新進(jìn)行生成樹計(jì)算，從而引起網(wǎng)絡(luò)震蕩SW2上的邊緣端口都是往外發(fā)BPDU的1、比如1號(hào)端口的BPDU經(jīng)由交換機(jī)發(fā)往2號(hào)端口，這時(shí)2號(hào)端口因?yàn)槭盏紹PDU，會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠胀ǘ丝?，進(jìn)行生成樹的選舉2、1號(hào)端口因?yàn)槭盏?號(hào)端口的BPDU，也會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠胀ǘ丝?，進(jìn)行生成樹的選舉。先決出一個(gè)DP端口和BP端口，此時(shí)兩端口的狀態(tài)都是discarding狀態(tài)。所以

DP會(huì)在30秒后進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，BP維持阻塞狀態(tài)問題：為什么邊緣端口可以向外發(fā)BPDU？從G0/0/5上抓包看到?jīng)]有BPDU報(bào)文了Stpbpdu-filterenable命令的作用Page29Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0TCAAgreementForwardingLearningPortRoleProposalTCPortRole=00Unknown 01Alternate/BackupPort 10RootPort 11DesignatedPortSTP的配置BPDU中Flag字段的中間6位在RSTP中得到了應(yīng)用。PIDPVIBPDUTypeFlagsRootIDRPCBridgeIDPortIDMessageAgeMaxAgeHelloTimeFwdDelayRSTBPDUPID：協(xié)議ID，永遠(yuǎn)都是0PVI：協(xié)議版本ID，對于stp來說是0RSTP來說是2，對于MSTP來說是3BPDUtype：0X00表示配置BPDU 0X80TCNBPDU 0X02RSTBPDU或者M(jìn)STBPDUP/A機(jī)制協(xié)商過程如下：p0和p1兩個(gè)端口馬上都先成為指定端口，發(fā)送RSTBPDU。S2的p1口收到更優(yōu)的RSTBPDU，馬上意識(shí)到自己將成為根端口，而不是指定端口，停止發(fā)送RSTBPDU。S1的p0進(jìn)入Discarding狀態(tài)，于是發(fā)送的RSTBPDU中把proposal和Agreement置1。S2收到根橋發(fā)送來的攜帶proposal的RSTBPDU，開始將自己的所有端口進(jìn)入sync變量置位。p2已經(jīng)阻塞，狀態(tài)不變；p4是邊緣端口，不參與運(yùn)算；所以只需要阻塞非邊緣指定端口p3。p2和p3都進(jìn)入Discarding狀態(tài)之后，端口的synced變量置位，根端口p1的synced也置位，于是便向S1返回Agreement置位的回應(yīng)RSTBPDU。該RSTBPDU攜帶和剛才根橋發(fā)過來的BPDU一樣的信息，除了Agreement位置位之外（Proposal位清零）。當(dāng)S1判斷出這是對剛剛發(fā)出的Proposal的回應(yīng)，于是端口p0馬上進(jìn)入Forwarding狀態(tài)。P1端口也會(huì)進(jìn)入Forwarding狀態(tài)同意Agreement提議proposalP/A進(jìn)程中任何幀轉(zhuǎn)發(fā)都將被阻止Page31SWARSTBPDURSTBPDURSTBPDUSWCSWBRSTBPDU1、STP中，根橋按照HelloTimer規(guī)定的時(shí)間間隔發(fā)送配置BPDU報(bào)文，其他非根橋設(shè)備在收到上游設(shè)備發(fā)送過來的配置BPDU報(bào)文后，才會(huì)觸發(fā)發(fā)出配置BPDU報(bào)文，此方式使得STP協(xié)議計(jì)算復(fù)雜且緩慢。2、RSTP對此進(jìn)行了改進(jìn)，即在拓?fù)浞€(wěn)定后，無論非根橋設(shè)備是否接收到根橋傳來的配置BPDU報(bào)文，非根橋設(shè)備都會(huì)仍然按照HelloTimer規(guī)定的時(shí)間間隔發(fā)送配置BPDU，該行為完全由每臺(tái)設(shè)備自主進(jìn)行。Page32SWASWCSWBD3276800-e0-fc-41-42-593276800-e0-fc-16-ee-433276800-e0-fc-41-43-69DRSTBPDURSTBPDURoot 鏈路故障/根橋失效1、STP中，當(dāng)出現(xiàn)非直連鏈路故障或根橋失效導(dǎo)致交換機(jī)收不到BPDU時(shí)，交換機(jī)需要等待MaxAge時(shí)間后才能確認(rèn)出現(xiàn)了故障。2、RSTP中，如果交換機(jī)的端口在連續(xù)3次HelloTimer規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)沒有收到上游交換機(jī)發(fā)送的RSTBPDU，便會(huì)確認(rèn)本端口和對端端口的通信失敗，從而需要重新進(jìn)行RSTP的計(jì)算來確定交換機(jī)及端口角色。Page33其他交換機(jī)接收到TC置位的BPDU后，清空所有其他端口學(xué)習(xí)到的MAC地址，收到TCBPDU的端口不清空。SWASWCSWBR3276800-e0-fc-41-42-593276800-e0-fc-16-ee-433276800-e0-fc-41-43-69DTCBPDUTCBPDURootRSTP拓?fù)渥兓幚?、SWC發(fā)生鏈路故障，SWA和SWC立即檢測到鏈路故障并清除連接此鏈路的端口上的MAC地址表項(xiàng)（就是里面的條目）。2、接下來SWC選舉出新的根端口并立即進(jìn)入Forwarding狀態(tài)3、觸發(fā)SWC向外發(fā)送TC置位的BPDU報(bào)文通知上游交換機(jī)清除所有其他端口上的MAC地址表項(xiàng)，除了接收到TC報(bào)文的端口。TC報(bào)文周期性地轉(zhuǎn)發(fā)給鄰居4、圖形里面紅色X表示由于拓?fù)渥兓瘜?dǎo)致端口上的MAC地址表項(xiàng)被清除。Page34SWASWCSWBA3276800-e0-fc-41-42-593276800-e0-fc-16-ee-433276800-e0-fc-41-43-69DRSTBPDUSTPEnabledBPDUBPDURDDRRootSTP兼容當(dāng)同一個(gè)網(wǎng)段里既有運(yùn)行STP的交換機(jī)又有運(yùn)行RSTP的交換機(jī)時(shí)，STP交換機(jī)會(huì)忽略接收到的RSTBPDU