管理交換網絡中的冗余鏈路

第8課管理交換網絡中的冗余鏈路

——生成樹協(xié)議和端口匯聚

浙江工業(yè)職業(yè)技術學院第一頁，共四十五頁。本章內容交換網絡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以太網鏈路聚合第二頁，共四十五頁。網絡中存在的單點故障故障網絡中的單點故障可導致網絡的無法訪問第三頁，共四十五頁。交換網絡中的冗余鏈路故障在網絡中提供冗余鏈路解決單點故障問題第四頁，共四十五頁。冗余鏈路出現的問題--環(huán)路發(fā)送一個廣播幀廣播風暴冗余鏈路會造成網絡環(huán)路,當交換網絡中出現環(huán)路會產生廣播風暴、多幀復制和MAC地址表不穩(wěn)定等現象。嚴重影響網絡正常運行。第五頁，共四十五頁。環(huán)路問題的解決主要鏈路正常時，斷開備份鏈路主要鏈路出故障時,自動啟用備份鏈路第六頁，共四十五頁。課程議題交換網絡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標準定義生成樹協(xié)議實現了在交換網絡中通過SPA（生成樹算法）生成一個沒有環(huán)路的網絡，當主要鏈路出現故障時，能夠自動切換到備份鏈路，保證網絡的正常通信。生成樹協(xié)議的作用是為了提供冗余鏈路，解決網絡環(huán)路問題第八頁，共四十五頁。BPDU(網橋協(xié)議數據單元）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:當一段時間未收到任何BPDU，生存期達到MaxAge時，網橋則認為該端口連接的鏈路發(fā)生故障。默認20秒。HelloTime:發(fā)送BPDU的周期。默認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全網傳輸延遲。默認15秒第九頁，共四十五頁。生成樹工作機制1.網絡中選擇了一個交換機為根交換機（RootBridge）；2.每個交換機都計算出了到根交換機（RootBridge）的最短路徑；3.所有非根交換機都有一個根口（RootPort），即提供最短路徑到根交換機（RootBridge）的端口；4.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）；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）進入轉發(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（RootBridge）BPDUBPDUBPDUA為根交換機2、所有非根交換機選擇一條到達根交換機的最短路徑此為最短路徑此為最短路徑3、所有非根交換機產生一個根端口根端口4、每個LAN確定指定端口指定端口5、將所有根端口和指定端口設為轉發(fā)狀態(tài)6、將其他端口設為阻塞狀態(tài)第十一頁，共四十五頁。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。第十二頁，共四十五頁。最短路徑的選擇1、比較本交換機到達根交換機路徑的開銷，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SwA為根交換機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，即同一臺交換，則比較發(fā)送者交換機的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秒最大生存時間15秒轉發(fā)延時15秒轉發(fā)延時生成樹經過一段時間（默認值是50秒左右）穩(wěn)定之后，所有端口要么進入轉發(fā)狀態(tài)，要么進入阻塞狀態(tài)。第十八頁，共四十五頁。課程議題交換網絡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)議基礎上做了三點重要改進，使得收斂速度快得多（最快1秒以內）。IEEE802.1w—快速生成樹協(xié)議第二十頁，共四十五頁。第一點改進：為根端口和指定端口設置了快速切換用的替換端口（AlternatePort）和備份端口（BackupPort）兩種角色，當根端口/指定端口失效的情況下，替換端口/備份端口就會無時延地進入轉發(fā)狀態(tài)。第二點改進：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交換機進行一次握手就可以無時延地進入轉發(fā)狀態(tài)。第三點改進：直接與終端相連而不是把其他交換機相連的端口定義為邊緣端口（EdgePort）。邊緣端口可以直接進入轉發(fā)狀態(tài)，不需要任何延時。RSTP相對于STP的改進第二十一頁，共四十五頁。端口角色和端口狀態(tài)Rootport具有到根交換機的最短路徑的端口。Designatedport每個LAN的通過該口連接到根交換機。Alternateport根端口的替換口，一旦根端口失效，該口就立

刻變?yōu)楦丝凇ackupportDesignatedport的備份口，當一個交換機有兩個端口都連接在一個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當前不處于活動狀態(tài)的口，即OperState為down的端口都被分配了這個角色。第二十二頁，共四十五頁。拓撲變化機制拓撲改變消息312整個網絡拓樸穩(wěn)定為一個樹型結構就大約需要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：一臺交換機的一個或多個vlan的集合MSTregion：有著相同instance配置的交換機組成的域，運行獨立的生成樹（IST，internalspanning-tree）CST（commonspanningtree）多個MSTregion組合

既避免了環(huán)路的產生，也能讓相同vlan間的通訊不受影響

MSTP技術VLAN1VLAN1VLAN2VLAN2ABCDMstregion1Mstregion2CST第二十五頁，共四十五頁。課程議題交換網絡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如果您要關閉SpanningTree協(xié)議，可用nospanning-tree全局配置命令進行設置。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：銳捷全系列交換機默認使用MSTP協(xié)議第二十八頁，共四十五頁。配置交換機優(yōu)先級配置交換機優(yōu)先級Switch(config)#spanning-treepriority<0-61440>(“0”或“4096”的倍數、共16個、缺省32768)如果要恢復到缺省值，可用nospanning-treepriority全局配置命令進行設置第二十九頁，共四十五頁。配置交換機端口優(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、共16個、缺省128)如果要恢復到缺省值，可用nospanning-treeport-priority接口配置命令進行設置第三十頁，共四十五頁。STP、RSTP信息顯示Switch#showspanning-tree！顯示交換機生成樹的狀態(tài)Switch#showspanning-treeinterfacefa0/1！顯示交換機接口的狀態(tài)第三十一頁，共四十五頁。SpanningTree的缺省配置：關閉STP，且STPPriority是32768，STPportPriority是128。STPportcost根據端口速率自動判斷；HelloTime2秒；Forward-delayTime15秒；Max-ageTime20秒；可通過spanning-treereset命令讓spanningtree參數恢復到缺省配置。配置STP、RSTP第三十二頁，共四十五頁。課程議題交換網絡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以太網鏈路聚合

第三十三頁，共四十五頁。交換網絡問題對于局域網交換機之間以及從交換機到高需求服務的許多網絡連接來說，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上的多個端口在物理上連接起來，在邏輯上捆綁在一起，形成一個擁有較大寬帶的端口，形成一條干路，可以實現均衡負載，并提供冗余鏈路。802.3ad標準定義了如何將兩個以上的以太網鏈路組合起來為高帶寬網絡連接實現負載共享、負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1、鏈路聚合技術（也稱端口聚合（AP））幫助用戶減少帶寬瓶頸的壓力。2、鏈路聚合標準在點到點鏈路上提供了固有的、自動的冗余性。第三十七頁，共四十五頁。流量平衡Aggregateport(AP)根據報文的源MAC地址、目的MAC地址或IP地址進行流量平衡，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1.組端口的速度必須一致；2.組端口必須屬于同一個VLAN；3.組端口使用的傳輸介質相同；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AP(如果這個AP不存在，則同時創(chuàng)建這個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