HCIA路由交換技術(shù)實戰(zhàn)（微課版） 課件 項目19STP

項目19STP冗余性與STP1、STP的由來為了解決冗余鏈路引起的問題，IEEE通過了IEEE802.1d協(xié)議，即生成樹協(xié)議（SpanningTreeProtocol,STP）。IEEE802.1d協(xié)議通過在交換機上運行一套復(fù)雜的算法，使冗余端口置于“阻塞狀態(tài)”，使得網(wǎng)絡(luò)中的計算機在通信時只有一條鏈路生效，而當(dāng)這個鏈路出現(xiàn)故障時，IEEE802.1d協(xié)議將會重新計算出網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)鏈路，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。冗余性與STP2、STP的術(shù)語（1）橋（Bridge）因為性能方面的限制等因素，早期的交換機一般只有兩個轉(zhuǎn)發(fā)端口，所以那時的交換機常常被稱為“網(wǎng)橋”，或簡稱“橋”。在IEEE的術(shù)語中，“橋”這個術(shù)語一直沿用至今，但并不只是指只有兩個轉(zhuǎn)發(fā)端口的交換機了，而是泛指具有任意多個端口的交換機。（2）橋的MAC地址（BridgeMACAddress）一個橋有多個轉(zhuǎn)發(fā)端口，每個端口有一個MAC地址。通常，交換機會把端口編號最小的那個端口的MAC地址作為整個橋的MAC地址。冗余性與STP2、STP的術(shù)語（3）橋ID（BridgeIdentifier，BID）一個橋（交換機）的橋ID由兩部分組成，前面2字節(jié)是這個橋的橋優(yōu)先級，后面6字節(jié)是這個橋的MAC地址。橋優(yōu)先級的值可以手動設(shè)置，其默認(rèn)值為0x8000（相當(dāng)于十進制的32768）。字節(jié)2字節(jié)1字節(jié)3字節(jié)4字節(jié)5字節(jié)7字節(jié)6字節(jié)8BID橋優(yōu)先級橋的MAC地址冗余性與STP2、STP的術(shù)語（4）端口ID（PortIdentifier，PID）第一種：端口ID由兩個字節(jié)組成，第一個字節(jié)是該端口的端口優(yōu)先級，后一個字節(jié)是端口編號。第二種：端口ID由16個比特組成，前4個比特是該端口的端口優(yōu)先級，后12比特是該端口的端口編號。比特1~4比特5~16PID端口優(yōu)先級端口編號字節(jié)1字節(jié)2端口優(yōu)先級端口編號PID冗余性與STP3、樹的基本理論在一個具有物理環(huán)路的交換網(wǎng)絡(luò)中，交換機通過運行STP，自動生成一個沒有環(huán)路的邏輯拓撲。該無環(huán)邏輯拓撲也稱為STP樹（STPTree），樹節(jié)點為某些特定的交換機，樹枝為某些特定的鏈路。一棵STP樹包含了唯一的一個根節(jié)點，任何一個節(jié)點到根節(jié)點的工作路徑不但是唯一的，而且是最優(yōu)的。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生變化時，STP樹也會自動地發(fā)生相應(yīng)的改變。簡而言之，有環(huán)的物理拓撲提高了網(wǎng)絡(luò)連接的可靠性，而無環(huán)的邏輯拓撲避免了廣播風(fēng)暴、MAC地址表翻擺、多幀復(fù)制，這就是STP的精髓。STP的工作原理1、生成樹的生成過程（1）選舉根橋（RootBridge），作為整個網(wǎng)絡(luò)的根。（2）確定根端口（Rootport，RP），確定非根交換機與根交換機鏈接最優(yōu)的端口。（3）確定指定端口（DesignatedPort，DP），確定每條鏈路與根橋連接最優(yōu)的端口。（4）阻塞備用端口（AlternatePort，AP），形成一個無環(huán)網(wǎng)絡(luò)。STP的工作原理1、生成樹的生成過程（1）選舉根橋①

交換機S1、S2、S3都使用了默認(rèn)的橋優(yōu)先級32768；②顯然，S1的BID最小，所以最終S1將被選舉為根橋。GE0/0/1GE0/0/2GE0/0/1GE0/0/1GE0/0/2S1S2S3默認(rèn)優(yōu)先級：32768橋的MAC地址：0116-0116-1111BID：8000-0116-0116-1111默認(rèn)優(yōu)先級：32768橋的MAC地址：0116-0116-3333BID：8000-0116-0116-3333默認(rèn)優(yōu)先級：32768橋的MAC地址：0116-0116-2222BID：8000-0116-0116-2222GE0/0/2STP的工作原理1、生成樹的生成過程（2）確定根端口①

比較根路徑開銷，較小的為根端口；②比較上行設(shè)備的BID，BID較小的端口為根端口；③比較發(fā)送方端口ID，較小的端口為根端口。端口速率路徑開銷（IEEE802.1t標(biāo)準(zhǔn)）10Mbit/s2000000100Mbit/s2000001Gbit/s2000010Gbit/s2000GE0/0/1GE0/0/2GE0/0/1GE0/0/1GE0/0/2GE0/0/2S1S2轉(zhuǎn)發(fā)速率100Mbit/s轉(zhuǎn)發(fā)速率1Gbit/s轉(zhuǎn)發(fā)速率1Gbit/sSTP的工作原理1、生成樹的生成過程（3）確定指定端口指定端口也是通過比較RPC來確定的，RPC較小的端口將成為指定端口。如果RPC相同，則需要比較BID、PID等。端口作為指定端口RPC相同BID大端口作為備用端口比較交換機的BID比較交換機的PIDBID小PID小PID大端口作為備用端口端口作為指定端口STP的工作原理1、生成樹的生成過程（3）確定指定端口指定端口也是通過比較RPC來確定的，RPC較小的端口將成為指定端口。如果RPC相同，則需要比較BID、PID等。GE0/0/1GE0/0/2GE0/0/1GE0/0/1GE0/0/2GE0/0/2S1S2S3根橋指定端口指定端口指定端口根端口根端口LAN1GE0/0/3GE0/0/4指定端口STP的工作原理1、生成樹的生成過程（4）阻塞備用端口①

確定根端口和指定端口后，所有剩余端口稱為備用端口。STP會對備用端口進行邏輯阻塞。②備用端口被邏輯阻塞后，STP樹的生成過程便告完成。GE0/0/1GE0/0/2GE0/0/1GE0/0/1GE0/0/2GE0/0/2S1S2S3根橋指定端口指定端口指定端口根端口根端口LAN1GE0/0/3GE0/0/4指定端口環(huán)路××××備用端口備用端口STP的工作原理2、STP端口的五種狀態(tài)端口狀態(tài)說明禁用（Disabled）禁用狀態(tài)的端口無法接收和發(fā)出任何幀，端口處于關(guān)閉（Down）狀態(tài)阻塞（Blocking）阻塞狀態(tài)的端口只能接收STP協(xié)議幀，不能發(fā)送STP協(xié)議幀，也不能轉(zhuǎn)發(fā)用戶數(shù)據(jù)幀偵聽（Listening）偵聽狀態(tài)的端口可以接收并發(fā)送STP協(xié)議幀，但不能進行MAC地址學(xué)習(xí)，也不能轉(zhuǎn)發(fā)用戶數(shù)據(jù)幀學(xué)習(xí)（Learning）學(xué)習(xí)狀態(tài)的端口可以接收并發(fā)送STP協(xié)議幀，也可以進行MAC地址學(xué)習(xí)，但不能轉(zhuǎn)發(fā)用戶數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)（Forwarding）轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的端口可以接收并發(fā)送STP協(xié)議幀，也可以進行MAC地址學(xué)習(xí)，同時能夠轉(zhuǎn)發(fā)用戶數(shù)據(jù)幀STP的工作原理3、端口狀態(tài)的遷移（1）遷移流程去能阻塞偵聽學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)發(fā)①②④④④②②②⑤⑤③①端口初始化或使能②端口被選為根端口或指定端口③端口禁用或鏈路失效④端口不再是根端口或指定端口⑤ForwardDelayTmier超時STP的工作原理3、端口狀態(tài)的遷移（2）遷移示例GE0/0/1GE0/0/2GE0/0/1GE0/0/1GE0/0/2GE0/0/2S1S2S3BID：8000-0116-0116-2222×BID：8000-0116-0116-3333BID：8000-0116-0116-1111STP的配置1、案例背景與要求案例拓撲2、案例配置思路配置STP模式。指定根橋。指定備份根橋（可選）。GE0/0/2GE0/0/2GE0/0/2GE0/0/2GE0/0/1GE0/0/1GE0/0/1GE0/0/1GE0/0/3GE0/0/3S2S1S4S3STP的配置3、案例配置過程（1）配置交換機S1上生成樹工作模式為STP。（2）配置S2上生成樹工作模式為STP。<Huawei>system-view[Huawei]sysnameS1[S1]stpmodestp<Huawei>system-view[Huawei]sysnameS2[S2]stpmodestpSTP的配置3、案例配置過程（3）配置S3上生成樹工作模式為STP。（4）配置S4上生成樹工作模式為STP。（5）配置S1為根橋。（6）配置S2為備份根橋<Huawei>system-view[Huawei]sysnameS3[S3]stpmodestp<Huawei>system-view[Huawei]sysnameS4[S4]stpmodestp[S1]stprootprimary[S2]stprootsecondarySTP的配置4、案例測試（1）在S1上使用【displaystpbrief】命令，查看STP的簡要信息。（2）在S4上查看STP的簡要信息。[S1]displaystpbriefMSTIDPortRoleSTPStateProtection0GigabitEthernet0/0/1DESIFORWARDINGNONE0GigabitEthernet0/0/2DESIFORWARDINGNONE[S4]displaystpbriefMSTIDPortRoleSTPStateProtection0GigabitEthernet0/0/1ALTEDISCARDINGNONE0GigabitEthernet0/0/2ROOTFORWARDINGNONE0GigabitEthernet0/0/3DESIFORWARDINGNONE調(diào)節(jié)STP計時器參數(shù)1、配置S1的BPDUMaxAge為6s，F(xiàn)orwardDelayTimer為4s。2、配置S2的BPDUMaxAge為6s，F(xiàn)orwardDelayTimer為4s。3、配置S3的BPDUMaxAge為6s，F(xiàn)orwardDelayTimer為4s。[S1]stptimermax-age600[S1]stptimerforward-delay400[S2]stptimermax-age600[S2]stptimerforward-delay400[S3]stptimermax-age600[S3]stptimerforward-delay400調(diào)節(jié)STP計時器參數(shù)4、配置S4的BPDUMaxAge為6s，F(xiàn)orwardDelayTimer為4s。5、在S1上使用【displaystp】命令，查看STP的狀態(tài)信息。[S4]stptimermax-age600[S4]stptimerforward-delay400S1]disstp-------[CISTGlobalInfo][ModeSTP]-------