第第8 8课课 管理交换网络中的冗余链路管理交换网络中的冗余链路生成树协议和端口汇聚生成树协议和端口汇聚 浙江工业职业技术学院浙江工业职业技术学院浙江工业职业技术学院浙江工业职业技术学院本章内容交换网络中的冗余链路 生成树协议STP快速生成树协议RSTP配置STP、RSTP 以太网链路聚合 网络中存在的单点故障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冗余链路出现的问题-环路发送一个广播帧发送一个广播帧发送一个广播帧发送一个广播帧广播风暴广播风暴冗余链路会造成网络环路冗余链路会造成网络环路冗余链路会造成网络环路冗余链路会造成网络环路, , , ,当交换网络中出现环路会产当交换网络中出现环路会产当交换网络中出现环路会产当交换网络中出现环路会产生广播风暴、多帧复制和生广播风暴、多帧复制和生广播风暴、多帧复制和生广播风暴、多帧复制和MACMACMACMAC地址表不稳定等现象。严地址表不稳定等现象。严地址表不稳定等现象。严地址表不稳定等现象。严重影响网络正常运行。重影响网络正常运行。重影响网络正常运行。重影响网络正常运行。环路问题的解决主要链路正常时，断开备份链路主要链路出故障时,自动启用备份链路课程议题交换网络中的冗余链路 生成树协议STP快速生成树协议RSTP配置STP、RSTP 以太网链路聚合 生成树协议生成树协议（生成树协议（spanning-tree protocolspanning-tree protocol）由）由IEEE 802.1dIEEE 802.1d标准定义标准定义生成树协议实现了在交换网络中通过生成树协议实现了在交换网络中通过SPASPA（生（生成树算法）生成一个没有环路的网络，当主成树算法）生成一个没有环路的网络，当主要链路出现故障时，能够自动切换到备份链要链路出现故障时，能够自动切换到备份链路，保证网络的正常通信。路，保证网络的正常通信。生成树协议的作用是为了提供冗余链路，解生成树协议的作用是为了提供冗余链路，解决网络环路问题决网络环路问题BPDU(网桥协议数据单元） Root ID:由由2字节优先级和字节优先级和6字节字节MAC组成。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秒生成树工作机制1.网络中选择了一个交换机为根交换机（网络中选择了一个交换机为根交换机（Root Bridge）；）；2.每个交换机都计算出了到根交换机（每个交换机都计算出了到根交换机（Root Bridge）的最短）的最短 路径；路径；3.所有非根交换机都有一个根口（所有非根交换机都有一个根口（Root Port），）， 即提供最短路径到根交换机（即提供最短路径到根交换机（Root Bridge）的端口；）的端口；4.每个每个LAN都有了指定交换机（都有了指定交换机（Designated Bridge），位于），位于该该LAN与根交换机之间的最短路径中。指定交换机和与根交换机之间的最短路径中。指定交换机和LAN相连相连的端口称为指定端口（的端口称为指定端口（Designated port）；）；6.其他的冗余端口就处于阻塞状态（其他的冗余端口就处于阻塞状态（Blocking或或Discarding）。）。5.根口（根口（Root portRoot port）和指定端口（）和指定端口（Designated portDesignated port）进入转）进入转发发ForwardingForwarding状态；状态；生成树协议的工作过程switchAswitchCswitchB1、选举根交换机（、选举根交换机（RootBridge）BPDUBPDUBPDUA为根交换机2、所有非根交换机选择一条到达根、所有非根交换机选择一条到达根交换机的最短路径交换机的最短路径此为最短路径此为最短路径此为最短路径此为最短路径3、所有非根交换机产生一个根端口、所有非根交换机产生一个根端口根端口根端口根端口根端口4、每个、每个LAN确定指定端口确定指定端口指定端口指定端口指定端口指定端口5、将所有根端口和指定端口设为转、将所有根端口和指定端口设为转发状态发状态6、将其他端口设为阻塞状态、将其他端口设为阻塞状态根交换机的选择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；Bridge IDBridge ID：每个交换机唯一的桥每个交换机唯一的桥IDID，由交换由交换机优先级和机优先级和MacMac地址组合而成；地址组合而成；交换机优先级和交换机优先级和MacMac地址越小地址越小则则Bridge IDBridge ID就就越越小。小。最短路径的选择1 1、比较本交换机到达根交换机路径的开销，选择、比较本交换机到达根交换机路径的开销，选择开销最小的路径。开销最小的路径。 带宽带宽 IEEE802.1d IEEE802.1t IEEE802.1d IEEE802.1t - 10Mbps 100 2000000 10Mbps 100 2000000 100Mbps 19 200000 100Mbps 19 200000 1000Mbps 4 20000 1000Mbps 4 20000 最短路径的选择假设假设SwASwA为根交换机为根交换机 10019路径开销为19SwBSwASwCSwDSwE1001938100最短路径的选择2 2、如果路径开销相同，则比较发送、如果路径开销相同，则比较发送BPDUBPDU交换机的交换机的Bridge IDBridge IDMac:00d0f80000f1Sw CSw BSw DSw AMac:00d0f80000d1Mac:00d0f80000f2最短路径的选择3 3、如果发送者、如果发送者Bridge IDBridge ID相同，即同一台交换，相同，即同一台交换，则比较发送者交换机的则比较发送者交换机的port IDport IDMac:00d0f80000f1Sw CSw BSw DSw AMac:00d0f80000d1f0/1f0/2Port ID:Port ID:Port ID:Port ID:端口信息由端口信息由1 1字节端口优先级和字节端口优先级和1 1字节端口字节端口IDID组成组成最短路径的选择4 4、如果发送者、如果发送者Port IDPort ID相同，则比较接收者的相同，则比较接收者的portIDportID7 Mac:00d0f80000f16 1 2Sw CSw BSw DSw AHUBMac:00d0f80000d18生成树协议端口的状态BlockListeninglearningForwarding20秒最大生存时间15秒转发延时15秒转发延时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5050秒左右）稳定之后，所秒左右）稳定之后，所有端口要么进入转发状态，要么进入阻塞状态。有端口要么进入转发状态，要么进入阻塞状态。 课程议题交换网络中的冗余链路 生成树协议STP快速生成树协议RSTP配置STP、RSTP 以太网链路聚合 快速生成树协议快速生成树协议RSTP(Rapid RSTP(Rapid SpannningSpannning Tree Tree Protocol) IEEE 802.1w Protocol) IEEE 802.1w RSTPRSTP协议在协议在STPSTP协议基础上做了三点重要改进，协议基础上做了三点重要改进，使得收敛速度快得多（最快使得收敛速度快得多（最快1 1秒以内）秒以内）。 IEEE 802.1w快速生成树协议第一点改进：为根端口和指定端口设置了快速切换用的替第一点改进：为根端口和指定端口设置了快速切换用的替换端口（换端口（Alternate PortAlternate Port）和备份端口和备份端口（Backup PortBackup Port）两两种角色，当根端口种角色，当根端口/ /指定端口失效的情况下，替换端口指定端口失效的情况下，替换端口/ /备份备份端口就会无时延地进入转发状态。端口就会无时延地进入转发状态。 第二点改进：在只连接了两个交换端口的点对点链路中，第二点改进：在只连接了两个交换端口的点对点链路中，指定端口只需与下游交换机进行一次握手就可以无时延地进指定端口只需与下游交换机进行一次握手就可以无时延地进入转发状态。入转发状态。 第三点改进：直接与终端相连而不是把其他交换机相连的第三点改进：直接与终端相连而不是把其他交换机相连的端口定义为边缘端口（端口定义为边缘端口（Edge PortEdge Port）。）。边缘端口可以直接进边缘端口可以直接进入转发状态，不需要任何延时。入转发状态，不需要任何延时。 RSTP相对于STP的改进 端口角色和端口状态Root portRoot portl l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。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。Designated portDesignated portl l每个每个每个每个LANLANLANLAN的通过该口连接到根交换机。的通过该口连接到根交换机。的通过该口连接到根交换机。的通过该口连接到根交换机。Alternate portAlternate portl l根根根根端端端端口口口口的的的的替替替替换换换换口口口口，一一一一旦旦旦旦根根根根端端端端口口口口失失失失效效效效，该该该该口口口口就就就就立立立立 刻变为根端口。刻变为根端口。刻变为根端口。刻变为根端口。Backup portBackup portl lDesignated Designated Designated Designated portportportport的的的的备备备备份份份份口口口口，当当当当一一一一个个个个交交交交换换换换机机机机有有有有两两两两个个个个端端端端口口口口都都都都连连连连接接接接在在在在一一一一个个个个LANLANLANLAN上上上上，那那那那么么么么高高高高优优优优先先先先级级级级的的的的端端端端口口口口为为为为Designated Designated Designated Designated portportportport，低低低低优优优优先先先先级级级级的的的的端端端端口口口口为为为为Backup portBackup portBackup portBackup port。Undesignated portUndesignated portl l当前不处于活动状态的口，即当前不处于活动状态的口，即当前不处于活动状态的口，即当前不处于活动状态的口，即OperStateOperStateOperStateOperState为为为为downdowndowndown的端口都被分配了这的端口都被分配了这的端口都被分配了这的端口都被分配了这个角色。个角色。个角色。个角色。 拓扑变化机制拓扑改变消息拓扑改变消息拓扑改变消息拓扑改变消息3 31 12 2整个网络拓朴稳定为一个整个网络拓朴稳定为一个树型结构就大约需要树型结构就大约需要1 秒秒2 2RSTPRSTP协议提供了协议提供了protocol-migrationprotocol-migration功能来功能来强制发强制发RSTP BPDU RSTP BPDU RSTP 与STP的兼容性802.1s(MSTP)instance：一台交换机的一个或多个vlan 的集合MST region：有着相同instance 配置的交换机组成的域，运行独立的生成树（IST，internal spanning-tree）CST（common spanning tree）多个MST region 组合 既避免了环路的产生，也能既避免了环路的产生，也能让相同让相同vlan 间的通讯不受影间的通讯不受影响响 MSTP技术VLAN1VLAN1VLAN2VLAN2ABCDMst region 1Mst region 2CST课程议题交换网络中的冗余链路 生成树协议STP快速生成树协议RSTP配置STP、RSTP 以太网链路聚合 生成树协议的配置开启生成树协议开启生成树协议l lSwitch(config)#SpanningSwitch(config)#Spanning-tree-tree如果您要关闭如果您要关闭Spanning TreeSpanning Tree协议，可用协议，可用 no spanning-tree no spanning-tree 全局配置命令进行设置。全局配置命令进行设置。 生成树协议的配置配置生成树协议的类型配置生成树协议的类型Switch(config)#SpanningSwitch(config)#Spanning-tree mode -tree mode stp/rstp/mstpstp/rstp/mstp注：锐捷全系列交换机默认使用注：锐捷全系列交换机默认使用MSTPMSTP协议协议配置交换机优先级配置交换机优先级配置交换机优先级l lSwitch(config)#spanningSwitch(config)#spanning-tree priority -tree priority (“0” (“0”或或“4096”4096”的倍数、共的倍数、共1616个、缺省个、缺省32768)32768)如果要恢复到缺省值，可用如果要恢复到缺省值，可用 nonospanning-tree priorityspanning-tree priority全局配置命令进行设置全局配置命令进行设置 配置交换机端口优先级配置端口优先级配置端口优先级l lSwitch(config-if)#spanning-treeSwitch(config-if)#spanning-tree port-priority 0- port-priority 240 (“0” (“0”或或“16”16”的倍数、共的倍数、共1616个、缺省个、缺省128)128)如果要恢复到缺省值，可用如果要恢复到缺省值，可用 no spanning-tree no spanning-tree port-priorityport-priority接口配置命令进行设置接口配置命令进行设置 STP、RSTP信息显示Switch#showSwitch#show spanning-tree spanning-tree ！显示交换机生成树的状态显示交换机生成树的状态 Switch#showSwitch#show spanning-tree interface spanning-tree interface fafa 0/1 0/1 ！显示交换机接口的状态显示交换机接口的状态 Spanning Tree Spanning Tree 的缺省配置：的缺省配置：l l关闭关闭STPSTP，且，且STP Priority STP Priority 是是3276832768，STP port STP port l lPriority Priority 是是128128。l lSTP port cost STP port cost 根据端口速率自动判断；根据端口速率自动判断；l lHello Time 2Hello Time 2秒；秒；l lForward-delay Time 15Forward-delay Time 15秒；秒；l lMax-age Time 20Max-age Time 20秒；秒； l l可可通通过过spanning-tree spanning-tree reset reset 命命令令让让spanning spanning treetree参参数恢复到缺省配置。数恢复到缺省配置。 配置STP、RSTP 课程议题交换网络中的冗余链路 生成树协议STP快速生成树协议RSTP配置STP、RSTP 以太网链路聚合 交换网络问题对于局域网交换机之间以及从交换机到高需求对于局域网交换机之间以及从交换机到高需求服务的许多网络连接来说，服务的许多网络连接来说，100M100M甚至甚至1Gbps1Gbps的的带宽是不够的带宽是不够的瓶颈100M100M链路链路100M/1000M100M/1000M链路链路链路聚合端口聚合端口聚合l l将交换机上的多个端口在物理上连接起来，在逻辑将交换机上的多个端口在物理上连接起来，在逻辑上捆绑在一起，形成一个拥有较大宽带的端口，形上捆绑在一起，形成一个拥有较大宽带的端口，形成一条干路，可以实现均衡负载，并提供冗余链路。成一条干路，可以实现均衡负载，并提供冗余链路。802.3ad 802.3ad l l标准定义了如何将两个以上的以太网链路组合起来标准定义了如何将两个以上的以太网链路组合起来为高带宽网络连接实现负载共享、负载平衡以及提为高带宽网络连接实现负载共享、负载平衡以及提供更好的弹性供更好的弹性. .链路聚合802.3ad的主要优点 1 1、链路聚合技术（也称端口聚合（、链路聚合技术（也称端口聚合（APAP）帮助）帮助用户减少带宽瓶颈的压力。用户减少带宽瓶颈的压力。2 2、链路聚合标准在点到点链路上提供了固有的、链路聚合标准在点到点链路上提供了固有的、自动的冗余性。自动的冗余性。 流量平衡Aggregate Aggregate port(APport(AP) )根据报文的源根据报文的源MACMAC地址、目地址、目的的MACMAC地址或地址或IPIP地址进行流量平衡，即把流量平均地址进行流量平衡，即把流量平均地分配到地分配到APAP的成员链路中去。的成员链路中去。配置aggregate port的注意事项1.1.组端口的速度必须一致；组端口的速度必须一致；2.2.组端口必须属于同一个组端口必须属于同一个VLANVLAN；3.3.组端口使用的传输介质相同；组端口使用的传输介质相同；4.4.组端口必须属于同一层次，并与组端口必须属于同一层次，并与APAP也要在同一也要在同一层次。层次。 配置aggregate port 将该接口加入一个将该接口加入一个AP(AP(如果这个如果这个AP AP 不存在，则同不存在，则同时创建这个时创建这个AP)AP)。 l lSwitch#configureSwitch#configure terminal terminal l lSwitch(configSwitch(config) # interface) # interfaceinterface-idinterface-id l lSwitch(config-if-range)#port-groupSwitch(config-if-range)#port-group port-port- group-number group-number 配置三层aggregateSwitch(configSwitch(config) #interface aggregate-port ) #interface aggregate-port port-numberport-number Switch(config-if)#noSwitch(config-if)#no switchportswitchport Switch(config-if)#ipSwitch(config-if)#ip address 192.168.1.1 address 192.168.1.1 255.255.255.0 255.255.255.0 配置AP 的流量平衡算法 Switch(configSwitch(config) # ) # aggregateportaggregateport load- load-balance balance l l dst-macdst-mac | |src-macsrc-mac |ip |ip 要要将将AP AP 的的流流量量平平衡衡设设置置恢恢复复到到缺缺省省值值，可可以以在全局配置模式下使用：在全局配置模式下使用：l lno no aggregateportaggregateport loagloag-balance -balance 命令。命令。 显示aggregate port可以在特权模式下显示可以在特权模式下显示AP AP 设置设置l lshow show aggregateportaggregateport port- port-numberloadnumberload- -balance | summary balance | summary 课程回顾交换网络中的冗余链路 生成树协议STP快速生成树协议RSTP配置STP、RSTP 以太网链路聚合