《路由交換技術(shù)》課件 項目16 生成樹的配置

《路由交換技術(shù)與實踐》工業(yè)和信息化“十三五”高職高專人才培養(yǎng)規(guī)劃教材項目16生成樹的配置人民郵電出版社知識梳理用戶需求方案設(shè)計項目實施拓展訓(xùn)練一、用戶需求某學(xué)校網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如圖所示，由3臺交換機和3臺計算機組成。請分析這種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點和缺點，要保證網(wǎng)絡(luò)正常運行需要做哪些配置？二、知識梳理網(wǎng)絡(luò)的冗余與二層環(huán)路二、知識梳理生成樹協(xié)議生成樹協(xié)議（SpanningTreeProtocol，STP）能夠阻塞可能導(dǎo)致環(huán)路的冗余路徑，以確保網(wǎng)絡(luò)中所有目的地之間只有一條邏輯路徑。當(dāng)端口處于阻塞狀態(tài)時，流量將無法進入或流出但STP用來防止環(huán)路的BPDU（網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元）幀仍可繼續(xù)通行。生成樹協(xié)議的類型流量過濾

1．STP

2．PVST+3．快速生成樹協(xié)議（RSTP）4．多生成樹協(xié)議（MSTP）二、知識梳理端口角色根端口根端口是最靠近根橋的交換機端口，存在于非根網(wǎng)橋上，是到根橋具有到根橋的最佳路徑的端口。指定端口網(wǎng)絡(luò)中獲準轉(zhuǎn)發(fā)流量的、除根端口之外的所有端口都為指定端口，存在于根橋和非根橋上。根橋上的所有交換機端口都是指定端口。一個網(wǎng)段只能有一個指定端口。非指定端口

非指定端口是為防止環(huán)路而被阻塞的交換機端口。此類端口不會轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，也不使用源地址填充MAC地址表。在某些STP的變體中，非指定端口稱為替換端口。禁用端口禁用端口是指被關(guān)閉掉的交換機端口。二、知識梳理網(wǎng)橋ID網(wǎng)橋優(yōu)先級網(wǎng)橋優(yōu)先級是一個可自定義的值，優(yōu)先級值最低的交換機具有最小的BID，這樣的交換機會成為根橋（優(yōu)先級數(shù)值越小低，優(yōu)先級越高）。優(yōu)先級值的范圍是1至65536，1是最高優(yōu)先級。Cisco交換機的默認優(yōu)先級值是32768。擴展系統(tǒng)ID擴展系統(tǒng)ID字段包含的是BPDU關(guān)聯(lián)的VLAN的ID，與網(wǎng)橋優(yōu)先級值一并可標識BPDU幀的優(yōu)先級及其所屬的VLAN。在特定配置下，BPDU幀可能不含擴展系統(tǒng)ID。網(wǎng)橋優(yōu)先級值的增量從1更改為4096，所以網(wǎng)橋優(yōu)先級值只能是4096的倍數(shù)。MAC地址當(dāng)兩臺交換機配置有相同的優(yōu)先級和相同的擴展系統(tǒng)ID時，MAC地址所含的十六進制值最小低的交換機具有較小的BID。二、知識梳理STP的收斂選舉根橋網(wǎng)絡(luò)中對應(yīng)每個VLAN只能有一個網(wǎng)橋擔(dān)當(dāng)根橋，BID值最小的網(wǎng)橋當(dāng)選為根橋。根橋上所有接口都將成為指定端口。選舉根端口STP會在每個非根網(wǎng)橋上選舉建立1個根端口，根端口所連接的路徑是非根網(wǎng)橋到根橋之間開銷最低的路徑。當(dāng)同一交換機上有兩個以上的端口到根橋的路徑開銷相同時（有多條等價路徑），非根網(wǎng)橋就會選擇端口ID數(shù)值最小低的作為根端口。端口ID由端口優(yōu)先級和端口號組成，如果端口優(yōu)先級相同，使用默認端口號來做出抉擇，默認端口號最小的端口將成為根端口。選舉指定端口和非指定端口STP會在網(wǎng)橋的每個網(wǎng)段選舉建立1個指定端口，是到達根橋路徑開銷最低的端口。二、知識梳理路徑成本路徑成本的計算和鏈路的帶寬相關(guān)聯(lián)，根路徑成本就是到根網(wǎng)橋的所有鏈路的路徑成本的累計。鏈路帶寬成本（修訂前）成本（修訂后）10Gbit/s121000Mbit/s14100Mbit/s101910Mbit/s100100二、知識梳理端口狀態(tài)阻塞（Blocking）處于阻塞狀態(tài)的端口不參與數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，不能把MAC地址加入地址表；接收BPDU幀，并交給CPU進行處理，不能發(fā)送BPDU幀。偵聽（Listening）處于偵聽狀態(tài)的交換機端口不能接收或者傳輸數(shù)據(jù)，也不能把MAC地址加入地址表；可以接收BPDU幀，也可以發(fā)送自己的BPDU幀。學(xué)習(xí)（Learning）學(xué)習(xí)狀態(tài)的交換機端口可以發(fā)送和接收BPDU幀，準備參與幀的轉(zhuǎn)發(fā)。雖然不能轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，但可以學(xué)習(xí)MAC地址，并開始填充MAC地址表。轉(zhuǎn)發(fā)（Forwarding）轉(zhuǎn)發(fā)端口是活動拓撲的一部分，端口能夠發(fā)送和接收數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)MAC地址、發(fā)送和接收BPDU幀。禁用（Disabled）禁用狀態(tài)的端口不參與生成樹，不會轉(zhuǎn)發(fā)幀。當(dāng)交換機端口管理性關(guān)閉時，端口進入禁用狀態(tài)。二、知識梳理RSTP端口角色1.替代端口替代端口是用來提供去往根橋的替代路徑的端口，在穩(wěn)定工作狀態(tài)的拓撲中處于丟棄狀態(tài)。替代端口出現(xiàn)在非指定交換機上，并且會在當(dāng)前的指定端口出現(xiàn)故障時過渡為指定端口。2.備份端口備份端口是指定交換機上的一個額外的端口，它的作用是為交換機充當(dāng)指定端口的那個網(wǎng)段提供一條備份鏈路。二、知識梳理RSTP端口狀態(tài)1.丟棄穩(wěn)定的活動拓撲以及拓撲同步和更改期間都會出現(xiàn)丟棄狀態(tài)，禁止轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，因而可以斷開第2層環(huán)路。2.學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)狀態(tài)的端口會接收數(shù)據(jù)幀來填充MAC地址表，以限制未知單播幀泛洪。3.轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的交換機端口決定了拓撲，僅在穩(wěn)定的活動拓撲中出現(xiàn)。二、知識梳理邊緣端口邊緣端口是指永遠不會用于連接到其他交換機的端口，直接連接到終端。端口啟用時，邊緣端口會跳過耗時的偵聽和學(xué)習(xí)等狀態(tài)，立即轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。BPDU防護配置了PortFast的邊緣端口不應(yīng)該接收BPDU幀，如果端口收到了BPDU幀，就意味著另一個網(wǎng)橋或交換機已連接到該端口，從而可能導(dǎo)致生成樹環(huán)路。當(dāng)端口啟用了BPDU防護時，會在收到BPDU幀時將端口設(shè)置為error-disabled狀態(tài)，有效關(guān)閉端口。端口一旦進入error-disabled狀態(tài)，必須手工恢復(fù)。二、知識梳理配置命令配置交換機的優(yōu)先級Switch(config)#spanning-treevlanvlan-idpriorityvaluevalue：優(yōu)先級值介于0和65536之間，增量為4096。配置交換機為根橋Switch(config)#spanning-treevlan-idrootprimary配置交換機為備份根橋Switch(config)#spanning-treevlan-idrootsecondary配置端口的優(yōu)先級Switch(config-if)#spanning-treeport-priorityvalue二、知識梳理配置命令配置端口的路徑成本Switch(config-if)#spanning-treecostcost查看生成樹的配置Switch#showspanning-treeSwitch#showspanning-treeinterfaceinterface-id配置邊緣端口Switch(config)#interfaceinterface-idSwitch(config-if)#switchportmodeaccessSwitch(config-if)#spanning-treeportfast配置BPDU防護Switch(config)#interfaceinterface-idSwitch(config-if)#spanning-treebpduguardenable要在邊緣端口上啟用BPDU防護Switch(config)#spanning-treeportfastbpduguarddefault三、方案設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)拓撲圖中，交換機S1、S2和S3的物理鏈路連接成了環(huán)，存在二層環(huán)路，容易引起廣播風(fēng)暴。二層環(huán)路引起的廣播風(fēng)暴不會自動消除，最終將造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。解決這個問題的方法是在交換機上啟用STP，在保證網(wǎng)絡(luò)可靠性的同時通過計算阻塞特定的端口，從而消除網(wǎng)絡(luò)的二層環(huán)路。四、項目實施根橋和端口角色的查看網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如圖所示，交換機S1的MAC地址是18ef.6394.3680，交換機S2的MAC地址是18ef.638b.0500，交換機S3的MAC地址是18ef.6366.7b80，網(wǎng)橋優(yōu)先級是默認值，要求分析并查看網(wǎng)絡(luò)中的根橋、根端口、指定端口和非指定端口。四、項目實施STP的配置要求完成STP的配置，使交換機S1為根橋，交換機S2的f0/2