网络工程实习3 生成树协议生成树协议q实习目的实习目的理解生成树协议理解生成树协议(STP/RSTP)的原理，掌握的原理，掌握RSTP的配置方法。的配置方法。q工程背景工程背景某学校计算机室和办公区电脑通过两台交换机连成内部校园网，某学校计算机室和办公区电脑通过两台交换机连成内部校园网，为了提高网络的可靠性，请你在两台交换机上实现备份链路，同时为了提高网络的可靠性，请你在两台交换机上实现备份链路，同时使网络避免环路。使网络避免环路。q实现功能实现功能 使网络在有冗余链路的情况下避免环路的产生，避免广播风暴。使网络在有冗余链路的情况下避免环路的产生，避免广播风暴。网络工程实习q网络拓朴网络拓朴f 0/1f 0/10f 0/1f 0/10f 0/20f 0/20PC1PC2S3550-24 S2126IP地址子网掩码IP地址子网掩码网络工程实习交换网络中的冗余链路交换网络中的冗余链路交换网络中的冗余链路交换网络中的冗余链路问题的提出问题的提出网络工程实习网络中存在的单点故障网络中存在的单点故障网络中的单点故障可导致网络的无法访问网络中的单点故障可导致网络的无法访问故障网络工程实习交换网络中的冗余链路交换网络中的冗余链路故障在网络中提供冗余链路解决单点故障问题在网络中提供冗余链路解决单点故障问题网络工程实习冗余链路出现的问题冗余链路出现的问题环路环路冗余链路会造成网络环路冗余链路会造成网络环路, , 产生广播风暴产生广播风暴发送一个广播帧发送一个广播帧广播风暴广播风暴网络工程实习多帧复制和多帧复制和MAC地址表不稳定地址表不稳定交换网络中出现环路会产生多帧复制和交换网络中出现环路会产生多帧复制和MACMAC地址表不稳定等现象。地址表不稳定等现象。Switch APC1F0/3F0/5PC1在我在我的的F0/3口口PC1在我在我的的F0/5口口去往去往PC1的帧的帧去往去往PC1的帧的帧网络工程实习环路问题的解决环路问题的解决主链路正常时，断开备份链路主链路正常时，断开备份链路主链路出故障时主链路出故障时, ,自动启用备份链路自动启用备份链路网络工程实习背景知识背景知识q生成树协议概述生成树协议概述q生成树协议生成树协议STP（spanning-tree protocol）由）由IEEE 802.1d标准定义标准定义q生成树协议的作用是为了提供冗余链路，解决网络环生成树协议的作用是为了提供冗余链路，解决网络环路问题路问题q生成树协议通过生成树协议通过SPA（生成树算法）生成一个没有环路（生成树算法）生成一个没有环路的网络，当主要链路出现故障时，能够自动切换到备的网络，当主要链路出现故障时，能够自动切换到备份链路，保证网络的正常通信份链路，保证网络的正常通信生成树协议生成树协议STP网络工程实习背景知识背景知识BPDU(网桥协议数据单元）网桥协议数据单元） Root ID:由2字节优先级和6字节MAC组成Cost of Path：路径开销是从Switch到Root Bridge的方向叠加的Maximum Time:当一段时间未收到任何BPDU，生存期达到Max Age时，网桥则认为该端口连接的链路发生故障。默认20秒Hello Time:发送BPDU的周期,默认2秒Port ID:端口信息由1字节端口优先级和1字节端口 ID组成Forward Delay：BPDU全网传输延迟,默认15秒网络工程实习背景知识背景知识生成树协议避免环路生成树协议避免环路switch ASwitch CSwitch BA A为根交换机为根交换机交换网络中所有交换机共同选举一台设备为根交换机交换网络中所有交换机共同选举一台设备为根交换机q所有交换机首先认为自己是根所有交换机首先认为自己是根q全网选举全网选举Bridge IDBridge ID最小的交换机为根交换机最小的交换机为根交换机qBridge IDBridge ID：由交换机优先级和：由交换机优先级和MacMac地址组合而成地址组合而成q交换机优先级和交换机优先级和MacMac地址越小则地址越小则Bridge IDBridge ID就越小就越小q默认优先级为默认优先级为3276832768网络工程实习背景知识背景知识所有非根交换机选择一条到达根交换机的最短路径所有非根交换机选择一条到达根交换机的最短路径生成树协议避免环路生成树协议避免环路Switch ASwitch CSwitch BA A为根交换机为根交换机此为最短路径此为最短路径此为最短路径此为最短路径q选择路径开销小的路径选择路径开销小的路径q路径开销相同，则选择路径开销相同，则选择Bridge IDBridge ID小的交换机路径小的交换机路径q比较发送者比较发送者port IDport ID选择最短路径，选择最短路径，Port IDPort ID默认优默认优先级为先级为128128带宽IEEE802.1dIEEE802.1t10Mbps1002000000100Mbps192000001000Mbps42000010Gbps12000网络工程实习背景知识背景知识生成树协议避免环路生成树协议避免环路所有非根交换机产生一个到达根交换机的根端口（所有非根交换机产生一个到达根交换机的根端口（Root Port）Switch ASwitch CSwitch B根端口根端口根端口根端口A A为根交换机为根交换机网络工程实习背景知识背景知识生成树协议避免环路生成树协议避免环路Switch ASwitch CSwitch B指定端口指定端口指定端口指定端口A A为根交换机为根交换机根端口根端口根端口根端口每个每个LAN都会选择一台设备为指定交换机，通过该设备的端口连接都会选择一台设备为指定交换机，通过该设备的端口连接到根，该端口为指定端口（到根，该端口为指定端口（ Designated port ）网络工程实习背景知识背景知识生成树协议避免环路生成树协议避免环路 将交换网络中所有设备的根端口和指定端口设为转发状态将交换网络中所有设备的根端口和指定端口设为转发状态（Forwarding），将其他端口设为阻塞状态（），将其他端口设为阻塞状态（Blocking）Switch AswitchCswitchBA A为根交换机为根交换机指定端口指定端口指定端口指定端口（DP）Forwarding根端口根端口根端口根端口(RP)Forwarding网络工程实习背景知识背景知识生成树协议端口的状态生成树协议端口的状态 生成树经过一段时间（默认值是生成树经过一段时间（默认值是50秒左右）稳定之后，所有端口秒左右）稳定之后，所有端口要么进入转发状态，要么进入阻塞状态。要么进入转发状态，要么进入阻塞状态。 BlockListeninglearningForwarding20秒最大生存时间秒最大生存时间15秒转发延时秒转发延时15秒转发延时秒转发延时正常转发数据帧正常转发数据帧学习学习MAC地址，不转发数据帧地址，不转发数据帧不学习不学习MAC地址，不转发数据帧，地址，不转发数据帧，但交换机向其他交换机通告该端但交换机向其他交换机通告该端口，参与选举根端口或指定端口口，参与选举根端口或指定端口不学习不学习MAC地址，不转发数据帧地址，不转发数据帧网络工程实习背景知识背景知识STP拓扑变化机制拓扑变化机制拓扑改变通知消息拓扑改变通知消息拓扑改变应答消息拓扑改变应答消息拓扑改变消息拓扑改变消息1 13 32 25 55 56 66 64 4ROOT在一个大中型网络中要等整个网络拓朴稳定为一个树型结构就大约需要在一个大中型网络中要等整个网络拓朴稳定为一个树型结构就大约需要50 50 秒，这样的时间是无法忍受的！秒，这样的时间是无法忍受的！网络工程实习背景知识背景知识快速生成树协议快速生成树协议RSTPq快速生成树协议概述快速生成树协议概述q快速生成树协议快速生成树协议RSTP(Rapid Spannning Tree Protocol) IEEE 802.1w qRSTP协议在协议在STP协议基础上做了改进，使得收敛速协议基础上做了改进，使得收敛速度大大提高（最快度大大提高（最快1秒以内）秒以内）网络工程实习背景知识背景知识RSTP端口角色端口角色qRoot port具有到根交换机的最短路径的端口具有到根交换机的最短路径的端口qDesignated port每个每个LAN的通过该口连接到根交换机的通过该口连接到根交换机qAlternate port根端口的替换口，一旦根端口失效，该口就立刻变为根端口根端口的替换口，一旦根端口失效，该口就立刻变为根端口qBackup portDesignated port的备份口，当一个交换机有两个端口都连接在一个的备份口，当一个交换机有两个端口都连接在一个LAN上，上，那么高优先级的端口为那么高优先级的端口为Designated port，低优先级的端口为，低优先级的端口为Backup portqUndesignated port当前不处于活动状态的口，即当前不处于活动状态的口，即OperState为为down的端口都被分配了这个角色的端口都被分配了这个角色网络工程实习背景知识背景知识RSTP拓扑变化机制拓扑变化机制拓扑改变消息拓扑改变消息3 31 12 22 2 整个网络拓朴稳定为一个树型结构大约需要整个网络拓朴稳定为一个树型结构大约需要1秒秒网络工程实习生成树协议的配置生成树协议的配置q开启生成树协议开启生成树协议Switch(config)#Spanning-treeq关闭生成树协议关闭生成树协议Switch(config)#no Spanning-treeq配置生成树协议的类型配置生成树协议的类型Switch(config)#Spanning-tree mode stp/rstp锐捷全系列交换机默认使用锐捷全系列交换机默认使用MSTP协议协议网络工程实习生成树协议的配置生成树协议的配置q配置交换机优先级配置交换机优先级Switch(config)#spanning-tree priority (“0”或或“4096”的倍数、共的倍数、共16个、缺省个、缺省32768)q恢复到缺省值恢复到缺省值Switch(config)# nospanning-tree priorityq配置交换机端口的优先级配置交换机端口的优先级Switch(config)#interface interface-type interface-numberSwitch(config-if)#spanning-tree port-priority number网络工程实习生成树协议的配置生成树协议的配置q显示生成树状态显示生成树状态Switch#show spanning-treeq显示端口生成树协议的状态显示端口生成树协议的状态Switch#show spanning-tree interface fastethernet 网络工程实习1、根据拓扑将主机和交换机进行连接（未形成环路）、根据拓扑将主机和交换机进行连接（未形成环路）2、测试主机之间可以相互、测试主机之间可以相互ping通通(跨交换机跨交换机VLAN通信通信)3、配置快速生成树协议、配置快速生成树协议(配置配置3550为根交换机为根交换机)4、测试（形成环路）、测试（形成环路）在在S2126G 上完成配置上完成配置5 秒后，用秒后，用show 查看端口状态，应为一个端口查看端口状态，应为一个端口PortState应处于应处于discarding，另一端口，另一端口PortState 应处于应处于forwarding 状态状态 当有两个端口都连在一个共享介质上，交换机会选择一个高优先级（数值小）的端口进当有两个端口都连在一个共享介质上，交换机会选择一个高优先级（数值小）的端口进入入forwarding 状态，低优先级（数值大）的端口进入状态，低优先级（数值大）的端口进入discarding 状态。如果两个状态。如果两个端口的优先级一样，就选端口号小的那个进入端口的优先级一样，就选端口号小的那个进入forwarding 状态。状态。5、测试（断开主要链路）、测试（断开主要链路）在在S2126G 上用上用show 查看端口状态，原来处于查看端口状态，原来处于discarding状态的端口状态的端口 应处于应处于forwarding 状态。状态。实习过程实习过程网络工程实习参考配置参考配置q交换机交换机S3550-24:SWITCH#configure terminalSWITCH(config)#spanning-treeSWITCH(config)#spanning-tree mode rstpSWITCH(config)#spanning-tree priority 4096SWITCH(config)# interface fastethernet 0/1SWITCH(config-if)#switchport mode trunkSWITCH(config)# interface fastethernet 0/10SWITCH(config-if)#switchport mode trunkSWITCHshow spanning-treeSWITCHshow spanning-tree interface fastethernet 0/1SWITCHshow spanning-tree interface fastethernet 0/10q交换机交换机S2126G:SWITCH#configure terminalSWITCH(config)#spanning-treeSWITCH(config)#spanning-tree mode rstpSWITCH(config)# interface fastethernet 0/1SWITCH(config-if)#switchport mode trunkSWITCH(config)# interface fastethernet 0/10SWITCH(config-if)#switchport mode trunk