局域網(wǎng)中的冗余鏈路

1、局域網(wǎng)中的冗余鏈路 目的:1. 理解局域網(wǎng)的冗余拓?fù)?. 理解交換環(huán)路帶來的問題3. 理解生成樹協(xié)議4. 理解快速生成樹協(xié)議5. 掌握 STP 與 RSTP 的配置6. 理解端口聚合的概念7. 掌握端口聚合的配置重點(diǎn)、難點(diǎn):1. 掌握 STP 與 RSTP 的配置2. 端口聚合的配置方法:講授、案例教學(xué)法器材、設(shè)備:交換機(jī)、計算機(jī)、網(wǎng)線等步 驟、內(nèi) 容一、交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的冗余拓?fù)?一目的減少單點(diǎn)故障,增加網(wǎng)絡(luò)可靠性(二問題產(chǎn)生交換環(huán)路,會導(dǎo)致:廣播風(fēng)暴、多幀復(fù)制、 MAC 地址表抖動1. 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2.

2、 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)步 驟、內(nèi) 容 SW1SW2 F0/2F0/2 F0/1文件服務(wù) 器 SW1SW2F0/2F0/1廣播主機(jī) A主機(jī) BSW1F0/2F0/1F0/1單播主機(jī) A3.MAC 地址表抖動 二、生成樹協(xié)議(一生成樹協(xié)議概述 1.IEEE 802.1d STP(生成樹協(xié)議, Spanning-Tree Protocol協(xié)議: (1使冗余端口置于“阻塞狀態(tài)” ;(2網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)在通信時,只有一條鏈路生效;(3當(dāng)這個鏈路出現(xiàn)故障時,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 。步 驟、內(nèi) 容(二生成樹協(xié)議的 BPDU1. 交換機(jī)或者網(wǎng)橋之間

3、周期性地發(fā)送 STP 的橋接協(xié)議數(shù)據(jù)單元(Bridge Protocol Data Unit , BPDU ,用于實(shí)現(xiàn) STP 的功能 (1每 2秒發(fā)送一次的二層報文(2組播發(fā)送,組播地址為:01-80-C2-00-00-00 2.BPDU 的傳播SW1SW2F0/2F0/1F0/1單播主機(jī) A主機(jī) BF0/1:主機(jī) A F0/2:主機(jī) A?F0/1:主機(jī) BF0/2:主機(jī) B ?SW1SW2SW3F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2(1 STP 剛啟動時,每臺交換機(jī)都認(rèn)為自己是根網(wǎng)橋,向外泛洪 BPDU(2當(dāng)交換機(jī)的一個端口收到高優(yōu)先級的 BPDU (更小的 Root BID 或

4、者更小的 Root Path Cost 等等就在該端口保存這些信息,同時向所有端口更新并傳播信息 (3如果收到比自己低優(yōu)先級的 BPDU ,交換機(jī)就丟棄該信息 3.BPDU 傳播的最終結(jié)果:(1網(wǎng)絡(luò)中選擇了一個交換機(jī)為根網(wǎng)橋(Root Bridge (2每個交換機(jī)都計算到根網(wǎng)橋(Root Bridge的最短路徑 (3 除根網(wǎng)橋外的每個交換機(jī)都有一個根端口 (Root Port , 即提供最短路徑到 Root Bridge的端口(4每個 LAN 都有了指定交換機(jī)(Designated Bridge ,位于該 LAN 與根交換機(jī)之間的最 (5短路徑中指定交換機(jī)和 LAN 相連的端口稱為指定端口(D

5、esignated port (6根端口(Roor port和指定端口(Designated port進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā) Forwarding 狀態(tài) (7其他的冗余端口就處于阻塞狀態(tài)(Blocking (三 STP 的路徑成本 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)橋的路徑中所有鏈路的路徑成本的累計和 (四根網(wǎng)橋和根端口選舉 1. 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)橋步 驟、內(nèi) 容 (1網(wǎng)橋優(yōu)先級取值范圍:0到 65535;默認(rèn)值:32768(0x8000 (2首先判斷網(wǎng)橋優(yōu)先級,優(yōu)先級最低的網(wǎng)橋?qū)⒊蔀楦W(wǎng)橋(3如果網(wǎng)橋優(yōu)先級相同,則比較網(wǎng)橋 MAC 地址,具有

6、最低 MAC 地址的交換機(jī)或 網(wǎng)橋?qū)⒊蔀楦W(wǎng)橋 2. 端口 ID參與選舉根端口 (1端口優(yōu)先級是從 0到 255的數(shù)字,默認(rèn)值是 128(0x80 (2端口優(yōu)先級越小,則優(yōu)先級越高(3如果端口優(yōu)先級相同,則編號越小,優(yōu)先級越高 (五 STP 的工作過程 第一步:選舉一個根網(wǎng)橋; 第二步:在每個非根網(wǎng)橋上選舉一個根端口; 第三步:在每個網(wǎng)段上選舉一個指定端口; 第四步:阻塞非根、非指定端口。 1. 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 BPDU步 驟、內(nèi) 容2. 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

7、 發(fā)送端口 ID 最小SW1:32768.00-d0-f8-00-11-11SW2:SW3:32768.00-d0-f8-00-33-33F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2100M100M100MRoot BridgeSW1:32768.00-d0-f8-00-11-11100MRoot Bridge3. 選舉指定端口 每個網(wǎng)段中選取一個指定端口 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 最小步 驟、內(nèi) 容4. 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) 5.STP 的端口狀態(tài) 阻塞狀態(tài)

8、(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根路徑成 SW1:32768.00-d0-f8-00-11-11SW2:4096.00-d0-f8-00-22-22SW3:32768.00-d0-f8-00-33-33Root Bridge本:0SW1:32768.00-d0-f8-00-11-11SW2:4096.00-d0-f8-00-22-22SW3:32768.00-d0-f8-00-33-33Root Bridge 學(xué)習(xí)狀態(tài)(L

9、earning 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(六生成樹拓?fù)渥兏?步 驟、內(nèi) 容 發(fā)生變化的交換機(jī)會在根端口上每隔 hello time 時間就發(fā)送 TCN BPDU (拓?fù)渥兓ㄖ?BPDU ,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獮?止 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘯r,交換機(jī)必須重新計算 STP ,端口的狀態(tài)會發(fā)生改變,重新收斂 重新收斂的時間可能長達(dá) 50s 三、快速生成樹協(xié)議 (一概述1.RSTP (Rapid Spanning Tree Prot

10、ocol :對 STP 的補(bǔ)充,在物理拓?fù)渥兓蚺渲脜?shù)發(fā)生變化時,能夠顯著地減少網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞闹匦率諗繒r間2. 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 3.3種端口狀態(tài) 丟棄(discarding 、學(xué)習(xí)(learning 和轉(zhuǎn)發(fā)(forwarding 拓?fù)涓淖兺ㄖ?拓?fù)涓淖儜?yīng)答消息 拓?fù)涓淖兿?3255664ROOTRoot BridgeDPDPRP APDPBP 4. 增加 2個變量,用于主動地將端口立即轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)發(fā)狀態(tài):邊緣端口:指連接終

11、端的端口連接類型: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5.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 ,也會每隔 2s 發(fā)送一次 BPDU 如果連續(xù) 3個 hello time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)制改變步 驟、內(nèi) 容6.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(Alternate Port 和備份端口(Backup Port兩種角色 在只連接了兩個交換端口的點(diǎn)對點(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

12、何延時 (二 STP 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 版本號來自動判斷與之相連的交換機(jī)支持 STP 協(xié)議還是 RSTP 協(xié)議 四、 STP 與 RSTP 的配置(一 Spanning Tree的缺省配置 步 驟、內(nèi) 容1. 恢復(fù)缺省配置Switch(config# spanning-tree reset2. 打開、關(guān)閉 STPSwitch(config# spanning-tree Switch(config# no spanning-tree注意:銳捷交換機(jī)默認(rèn)關(guān)閉 spanning tree 3. 修改生成樹協(xié)議的類型Sw

13、itch(config#spanning-tree mode mstp |stp|rstp注意:默認(rèn)為 MSTP 4. 配置交換機(jī)的優(yōu)先級Switch(config#spanning-tree priority <0-61440>注意:網(wǎng)橋優(yōu)先級配置只能為4096的倍數(shù)5. 配置端口的優(yōu)先級Switch(config-if#spanning-tree port-priority <0-240>注意:端口優(yōu)先級配置只能為 16的倍數(shù)6. 配置端口的路徑成本Switch(config-if#spanning-tree cost cost7. 配置端口路徑成本的默認(rèn)計算方法S

14、witch(config#spanning-tree path-cost method long|short注意:默認(rèn)值為長整型(long 8. 配置 Hello Time、 Forward-delay Time和 Max-age TimeSwitch(config#spanning-tree hello-time|forward-time|max-age seconds9. 配置鏈路類型Switch(config-if#spanning-tree link-type point-to-poin|shared10. 查看生成樹的配置Switch#show spanning-treeSwitch

15、#show spanning-tree interface interface-id(三配置實(shí)例步 驟、內(nèi) 容 SW1:S3760(config#hostname SW1 SW1(config#spanning-treeSW1(config#spanning-tree mode rstp SW1(config#spanning-tree priority 4096 SW2:S3760(config#hostname SW2 SW2(config#spanning-treeSW1:32768.00-d0-f8-b4-e5-4bF0/2F0/2F0/1F0/1SW2:32768.00-d0-f8-

16、06-1c-91SW4:32768.00-d0-f8-21-a5-4232768.00-d0-f8-82-f4-a1§ § Ø SW3： Ø Ø Ø SW4： Ø Ø Ø Ø SW2(config#spanning-tree mode rstp S3750(config#hostname SW3 SW3(config#spanning-tree SW3(config#spanning-tree mode rstp S3750(config#hostname SW4 SW4(config#span

17、ning-tree SW4(config#spanning-tree mode rstp SW4(config#spanning-tree priority 24576 步 驟、內(nèi) SW1: 容 SW2: 32768.00-d0-f8-06-1c-91 4096.00-d0-f8-b4-e5-4b Root Bridge F0/4 F0/2 F0/1 F0/3 F0/1 F0/3 F0/4 F0/2 SW4: 24576.00-d0-f8-21-a5-42 § 查看生成樹的配置 SW1#show spanning-tree StpVersion : RSTP SysStpStatus

18、 : ENABLED MaxAge : 20 HelloTime : 2 ForwardDelay : 15 BridgeMaxAge : 20 BridgeHelloTime : 2 BridgeForwardDelay : 15 MaxHops: 20 TxHoldCount : 3 PathCostMethod : Long BPDUGuard : Disabled SW3: 32768.00-d0-f8-82-f4-a1 BPDUFilter : Disabled BridgeAddr : 00d0.f8b4.e54b Priority: 4096 TimeSinceTopologyC

19、hange : 0d:0h:2m:42s TopologyChanges : 7 DesignatedRoot : 1000.00d0.f8b4.e54b RootCost : 0 RootPort : 0 五、以太網(wǎng)端口聚合 步 驟、內(nèi) 容 （一）端口聚合概述 § 個聚合端口 Aggregate Port （AP） 把多個物理接口捆綁在一起而形成的一個簡單邏 ： 輯接口 Ø 標(biāo)準(zhǔn)為 IEEE 802.3ad Ø 可擴(kuò)展鏈路帶寬 Ø 實(shí)現(xiàn)成員端口上的流量平衡 Ø 自動鏈路冗余備份 （二）端口聚合的流量平衡 § 流量平衡：把流量平均地分

20、配到 AP 的成員鏈路中去 Ø 可以根據(jù)源 MAC 地址、目的 MAC 地址或源 IP 地址/目的 IP 地址 Ø 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 1000M Aggregate Link 1000M 1000M 10/100M 10/100M （三）配置端口聚合的注意事項 § 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 VLAN § AP 成員端口使用的傳輸介質(zhì)應(yīng)相同 步 驟、內(nèi) 容 § 缺省情況下創(chuàng)建的 Aggregate Port 是二層 AP § 二層端口只能加入二層 AP，三層端

21、口只能加入三層 AP § AP 不能設(shè)置端口安全功能 § 當(dāng)把端口加入一個不存在的 AP 時，AP 會被自動創(chuàng)建 § 一個端口加入 AP，端口的屬性將被 AP 的屬性所取代 § 一個端口從 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 （四）配置端口聚合 1.創(chuàng)建 AP Ø Swtich(config#interface aggregateport n （n 為 AP 號） 2.將端口加入 AP Ø Switch(config#interface range port-range Ø Switch(config-if-range# port-group port-group-number 注意：如果這個 AP 不存在，則同時創(chuàng)建這個 AP 3.將端口從 AP 中刪除 Ø Switch(config-if# no port-group 4.將 AP 設(shè)置為三層接口 Ø Switch(config#interface aggregateport aggregate-port-number Ø