網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)課件04-STP

第4章局域網(wǎng)中的冗余鏈路學(xué)習(xí)目標(biāo)通過本章的學(xué)習(xí)，希望您能夠：理解局域網(wǎng)的冗余拓?fù)淅斫饨粨Q環(huán)路帶來的問題理解生成樹協(xié)議理解快速生成樹協(xié)議掌握STP與RSTP的配置理解端口聚合的概念掌握端口聚合的配置本章內(nèi)容冗余拓?fù)渖蓸鋮f(xié)議快速生成樹協(xié)議STP與RSTP的配置以太網(wǎng)端口聚合課程議題冗余拓?fù)浣粨Q網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的冗余拓?fù)錅p少單點故障，增加網(wǎng)絡(luò)可靠性產(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SW1SW2SW3F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2文件服務(wù)器廣播風(fēng)暴廣播信息在網(wǎng)絡(luò)中不停地轉(zhuǎn)發(fā)，直至導(dǎo)致交換機出現(xiàn)超負(fù)荷運轉(zhuǎn)，最終耗盡所有帶寬資源、阻塞全網(wǎng)通信SW1SW2F0/2F0/2F0/1F0/1廣播廣播主機A主機B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SW1SW2F0/2F0/2F0/1F0/1單播單播主機A主機BMAC地址表抖動由于相同幀的拷貝在交換機的不同端口上被接收而引起的MAC地址表不穩(wěn)定SW1SW2F0/2F0/2F0/1F0/1單播單播主機A主機BF0/1：主機AF0/2：主機A？F0/1：主機BF0/2：主機B？本章內(nèi)容冗余拓?fù)渖蓸鋮f(xié)議快速生成樹協(xié)議STP與RSTP的配置以太網(wǎng)端口聚合課程議題生成樹協(xié)議生成樹協(xié)議概述IEEE802.1dSTP（生成樹協(xié)議，Spanning-TreeProtocol）協(xié)議：使冗余端口置于“阻塞狀態(tài)”網(wǎng)絡(luò)中的計算機在通信時，只有一條鏈路生效當(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

SW1SW2SW3F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2生成樹協(xié)議的BPDU交換機或者網(wǎng)橋之間周期性地發(fā)送STP的橋接協(xié)議數(shù)據(jù)單元（BridgeProtocolDataUnit，BPDU），用于實現(xiàn)STP的功能每2秒發(fā)送一次的二層報文組播發(fā)送，組播地址為：01-80-C2-00-00-00BPDU的傳播STP剛啟動時，每臺交換機都認(rèn)為自己是根網(wǎng)橋，向外泛洪BPDU當(dāng)交換機的一個端口收到高優(yōu)先級的BPDU（更小的RootBID或者更小的RootPathCost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如果收到比自己低優(yōu)先級的BPDU，交換機就丟棄該信息BPDU的傳播BPDU傳播的最終結(jié)果：網(wǎng)絡(luò)中選擇了一個交換機為根網(wǎng)橋（RootBridge）每個交換機都計算到根網(wǎng)橋（RootBridge）的最短路徑除根網(wǎng)橋外的每個交換機都有一個根端口（RootPort），即提供最短路徑到RootBridge的端口每個LAN都有了指定交換機（DesignatedBridge），位于該LAN與根交換機之間的最短路徑中指定交換機和LAN相連的端口稱為指定端口（Designatedport）根端口（Roorport）和指定端口（Designatedport）進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)Forwarding狀態(tài)其他的冗余端口就處于阻塞狀態(tài)（Blocking）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修訂前后的802.1d路徑成本：鏈路帶寬成本（修訂前）成本（修訂后）10G121000M14100M101910M100100網(wǎng)橋ID用于選舉根網(wǎng)橋：最低網(wǎng)橋ID的交換機將成為根網(wǎng)橋網(wǎng)橋優(yōu)先級取值范圍：0到65535；默認(rèn)值：32768（0x8000）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)橋如果網(wǎng)橋優(yōu)先級相同，則比較網(wǎng)橋MAC地址，具有最低MAC地址的交換機或網(wǎng)橋?qū)⒊蔀楦W(wǎng)橋端口ID參與選舉根端口端口優(yōu)先級是從0到255的數(shù)字，默認(rèn)值是128（0x80）端口優(yōu)先級越小，則優(yōu)先級越高如果端口優(yōu)先級相同，則編號越小，優(yōu)先級越高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。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BPDUSW1:32768.00-d0-f8-00-11-11SW2:4096.00-d0-f8-00-22-22SW3:32768.00-d0-f8-00-33-33F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2100M100M100MRootBridge選舉根端口在非根交換機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最小發(fā)送端口ID最小SW1:32768.00-d0-f8-00-11-11SW2:4096.00-d0-f8-00-22-22SW3:32768.00-d0-f8-00-33-33F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2100M100M100MRootBridge根路徑成本：19根路徑成本：38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發(fā)送流量和從根交換機接收流量選舉依據(jù)：根路徑成本最小所在交換機的網(wǎng)橋ID最小端口ID最小SW1:32768.00-d0-f8-00-11-11SW2:4096.00-d0-f8-00-22-22SW3:32768.00-d0-f8-00-33-33F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2100M100M100MRootBridge根路徑成本：0所在交換機網(wǎng)橋ID最小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)SW1:32768.00-d0-f8-00-11-11SW2:4096.00-d0-f8-00-22-22SW3:32768.00-d0-f8-00-33-33F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2100M100M100MRootBridge根交換機的選擇◆BridgeID最小的交換機為根交換機

△BridgeID：每個交換機唯一的橋ID，由交換機優(yōu)先級和Mac地址組合而成；△交換機優(yōu)先級和Mac地址越小則BridgeID就越小。△如果交換機優(yōu)先級的優(yōu)先級相同，再比較Mac地址。生成樹的比較規(guī)則

生成樹的選舉過程中，應(yīng)遵循以下優(yōu)先順序來選擇最佳路徑：

1.比較Rootpathcost；

2.比較Sender’sbridgeID；

3.比較Sender’sportID；

4.比較本交換機的portID。

交接機Y缺省的優(yōu)先級32768MAC0c0022222222交換機X缺省的優(yōu)先級32768MAC0c0011111111Rootbridgex端口0端口1端口0端口1100baseT10baseT

指派端口(F)根端口(F)非指派端口(B)指派端口(F)比較方法（1）比較方法（2）

已知：SwD交換機為根交換機，假設(shè)圖中所示鏈路均為百兆鏈路，且交換機均為默認(rèn)優(yōu)先級32768和默認(rèn)端口優(yōu)先級128。交換機A、B的路徑開銷Rootpathcost相等，C-A-ROOT和C-B-ROOT的路徑開銷Rootpathcost相等，選擇C-ROOT的最佳路徑？

8Mac:00d0f80000f12SwCSwBSwDSwAMac:00d0f80000d1Mac:00d0f80000f2比較方法（3）在交換機A與交換機C增加一條備份鏈路要比較Sender’sportID

78Mac:00d0f80000f112SwCSwBSwDSwAMac:00d0f80000d1比較方法（4）在交換機A、C之間增加一HUB相連接比較本交換機的portID

7Mac:00d0f80000f1612SwCSwBSwDSwAHUBMac:00d0f80000d18STP的端口狀態(tài)STP的端口狀態(tài)阻塞狀態(tài)（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學(xué)習(xí)狀態(tài)（Learning）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

生成樹拓?fù)渥兏負(fù)涓淖兺ㄖ⑼負(fù)涓淖儜?yīng)答消息拓?fù)涓淖兿?3255664ROOT生成樹拓?fù)渥兏l(fā)生變化的交換機會在根端口上每隔hellotime時間就發(fā)送TCNBPDU（拓?fù)渥兓ㄖ狟PDU），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橹巩?dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘯r，交換機必須重新計算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本章內(nèi)容冗余拓?fù)渖蓸鋮f(xié)議快速生成樹協(xié)議STP與RSTP的配置以太網(wǎng)端口聚合課程議題快速生成樹協(xié)議快速生成樹協(xié)議RSTP（RapidSpanningTreeProtocol）：對STP的補充，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

RootBridgeDPDPRPAPDPBP快速生成樹協(xié)議3種端口狀態(tài)——丟棄（discarding）、學(xué)習(xí)（learning）和轉(zhuǎn)發(fā)（forwarding）

運行狀態(tài)STP端口狀態(tài)RSTP端口狀態(tài)在活動的拓?fù)渲惺欠癜藸顟B(tài)DisabledDisabledDiscarding否EnabledBlockingDiscarding否EnabledListeningDiscarding否EnabledLearningLearning是EnabledForwardingForwarding是快速生成樹協(xié)議增加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：指連接終端的端口鏈路類型：根據(jù)端口的雙工模式來確定，全雙工操作的端口為點到點鏈路，可以實現(xiàn)快速收斂BPDU的傳播機制改變：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hellotime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制改變邊緣端口RSTP邊緣端口是指永遠(yuǎn)不會用于連接到其它交換機設(shè)備的交換機端口。當(dāng)啟用時，此類端口會立即轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。鏈路類型鏈路類型用于將參與RSTP的每個端口分類。鏈路類型可預(yù)先確定待命端口要扮演的活動角色，以便在滿足特定條件時端口立即轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。邊緣端口和非邊緣端口需滿足不同的條件。非邊緣端口分類為兩種鏈路類型：點對點和共享。鏈路類型是自動確定的，但可以使用顯式端口配置覆蓋。

鏈路類型RSTP的優(yōu)點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）兩種角色在只連接了兩個交換端口的點對點鏈路中，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)，不需要任何延時網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁涞纳?/p>

假設(shè)SwitchA、B、C的bridgeID是遞增的，即SwitchA的優(yōu)先級最高。A與B間是千兆鏈路，B和C間為百兆鏈路，A和C間為十兆鏈路。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁涞纳删W(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁涞纳删W(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁涞纳删W(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁涞纳蒘TP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支持STP協(xié)議還是RSTP協(xié)議

本章內(nèi)容冗余拓?fù)渖蓸鋮f(xié)議快速生成樹協(xié)議STP與RSTP的配置以太網(wǎng)端口聚合課程議題STP與RSTP的配置SpanningTree的缺省配置項目缺省值EnableStateDisable，不打開STPSTPPriority32768STPPortPriority128STPPortcost根據(jù)端口速率自動判斷，計算方法為長整型HelloTime2sForward-delayTime15sMax-ageTime20sLinkType根據(jù)端口雙工狀態(tài)自動判斷SpanningTree的配置恢復(fù)缺省配置Switch(config)#spanning-treereset

打開、關(guān)閉STPSwitch(config)#spanning-treeSwitch(config)#no

spanning-tree注意：銳捷交換機默認(rèn)關(guān)閉spanningtree修改生成樹協(xié)議的類型Switch(config)#spanning-treemode{mstp|stp|rstp}

注意：默認(rèn)為MSTPSpanningTree的配置配置交換機的優(yōu)先級

Switch(config)#spanning-treepriority

<0-61440>注意：網(wǎng)橋優(yōu)先級配置只能為4096的倍數(shù)配置端口的優(yōu)先級

Switch(config-if)#spanning-treeport-priority

<0-240>注意：端口優(yōu)先級配置只能為16的倍數(shù)配置端口的路徑成本

Switch(config-if)#spanning-treecost

cost

SpanningTree的配置配置端口路徑成本的默認(rèn)計算方法

Switch(config)#spanning-treepath-costmethod{long|short}注意：默認(rèn)值為長整型（long）接口速率端口類型IEEE802.1dIEEE802.1t10M普通端口1002000000AggregateLink951900000100M普通端口19200000AggregateLink181900001000M普通端口420000AggregateLink319000SpanningTree的配置配置HelloTime、Forward-delayTime和Max-ageTime

Switch(config)#spanning-treehello-time|forward-time|max-ageseconds

配置鏈路類型

Switch(config-if)#spanning-treelink-type{point-to-poin|shared}查看生成樹的配置

Switch#showspanning-treeSwitch#showspanning-treeinterfaceinterface-id生成樹配置實例SW1:32768.00-d0-f8-b4-e5-4bF0/3F0/2F0/2F0/1F0/1F0/4SW2:32768.00-d0-f8-06-1c-91SW4:32768.00-d0-f8-21-a5-42SW3:32768.00-d0-f8-82-f4-a1將成為RootBridgeF0/4F0/3將成為RootPort要求成為根網(wǎng)橋要求成為根端口生成樹配置實例SW1：S3760(config)#hostnameSW1SW1(config)#spanning-treeSW1(config)#spanning-treemoderstpSW1(config)#spanning-treepriority4096SW2：S3760(config)#hostnameSW2SW2(config)#spanning-treeSW2(config)#spanning-treemoderstp生成樹配置實例SW3：S3750(config)#hostnameSW3SW3(config)#spanning-treeSW3(config)#spanning-treemoderstpSW4：S3750(config)#hostnameSW4SW4(config)#spanning-treeSW4(config)#spanning-treemoderstpSW4(config)#spanning-treepriority24576生成樹配置實例SW1:4096.00-d0-f8-b4-e5-4bF0/3F0/2F0/2F0/1F0/1F0/4SW2:32768.00-d0-f8-06-1c-91SW4:24576.00-d0-f8-21-a5-42SW3:32768.00-d0-f8-82-f4-a1F0/4F0/3RootBridge生成樹配置實例查看生成樹的配置SW1#showspanning-treeStpVersion:RSTPSysStpStatus:ENABLEDMaxAge:20HelloTime:2ForwardDelay:15BridgeMaxAge:20BridgeHelloTime:2BridgeForwardDelay:15MaxHops:20TxHoldCount:3PathCostMethod:LongBPDUGuard:DisabledBPDUFilter:DisabledBridgeAddr:00d0.f8b4.e54bPriority:4096TimeSinceTopologyChange:0d:0h:2m:42sTopologyChanges:7DesignatedRoot:1000.00d0.f8b4.e54bRootCost:0RootPort:0

PVST+和快速PVST+（補充）

1Cisco及

STP變體2PVST+PVST+和PVST+網(wǎng)橋ID2PVST+

2PVST+主根橋和次根橋PVST+交換機優(yōu)先級2PVST+

檢驗

ShowRun

配置快速PVST+

配置快速PVST+ConfiguringrapidPVST+

驗證

ShowRun

精心規(guī)劃STP排除STP運行故障本章內(nèi)容冗余拓?fù)渖蓸鋮f(xié)議快速生成樹協(xié)議STP與RSTP的配置以太網(wǎng)端口聚合課程議題以太網(wǎng)端口聚合端口聚合概述聚合端口AggregatePort（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。標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.3ad可擴展鏈路帶寬實現(xiàn)成員端口上的流量平衡自動鏈路冗余備份1000MAggregateLink1000M1000M10/100M10/100M端口聚合的流量平衡流量平衡：把流量平均地分配到AP的成員鏈路中去可以根據(jù)源MAC地址、目的MAC地址或源IP地址/目的IP地址應(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VLANAP成員端口使用的傳輸介質(zhì)應(yīng)相同缺省情況下創(chuàng)建的AggregatePort是二層AP二層端口只能加入二層AP，三層端口只能加入三層APAP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

配置端口聚合創(chuàng)建APSwtich(config)#interfaceaggregateport

n

（n為AP號）將端口加入APSwitch(config)#interfacerange{port-range}Switch(config-if-range)#port-groupport-group-number

注意：如果這個AP不存在，則同時創(chuàng)建這個AP將端口從AP中刪除Switch(config-if)#noport-group

配置端口聚合將AP設(shè)置為三層接口Switch(config)#interfaceaggregateport

aggregate-port-number

Switch(config-if)#noswitchport

Switch(config-if)#ipaddress

ip-addressmask

配置流量平衡Switch(config)#aggregateportload-balance{dst-mac|src-mac|src-dst-mac|dst-ip|src-ip|ip}注意：以RG-S3750-24型號的交換機為例，不同型號交換機支持的流量平衡算法可能會不同配置端口聚合查看端口聚合配置

Switch#showaggregateport[port-number]{load-balance|summary}Switch#showinterfaceaggregateport

N端口聚合配置實例F0/2F0/1F0/2F0/1SW1SW2S3750(config)#hostnameSW1