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Spanning-Tree. 本章内容. 交换网络中的冗余链路 生成树协议 STP ( Spannning Tree Protocol ) -IEEE 802.1d 快速生成树协议 RSTP ( Rapid Spannning Tree Protocol ) 配置 STP 、 RSTP. 本章内容. 交换机网络中的冗余链路 生成树 配置 STP 、 RSTP. SW1. SW2. VOD Server. SW3. PC2. PC1. 交换机网络中的冗余链路. 使用备份连接,可以提高网络的健全性、稳定性。. SW1. SW2. VOD Server.
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本章内容 • 交换网络中的冗余链路 • 生成树协议STP(Spannning Tree Protocol)-IEEE 802.1d • 快速生成树协议RSTP(Rapid Spannning Tree Protocol) • 配置STP、RSTP
本章内容 • 交换机网络中的冗余链路 • 生成树 • 配置STP、RSTP
SW1 SW2 VOD Server SW3 PC2 PC1 交换机网络中的冗余链路 • 使用备份连接,可以提高网络的健全性、稳定性。
SW1 SW2 VOD Server SW3 PC2 PC1 产生环路 • 环路问题将会导致:广播风暴、多帧复制及MAC • 地址表的不稳定等问题。
SW1 SW2 VOD Server SW3 PC2 PC1 解决方法 • 临时关闭网络中冗余的链路
生成树协议STP 的基本概念 • 生成树协议(Spanning-Tree Protocol,STP) • IEEE802.1d标准; • STP协议的主要思想就是当网络中存在备份链路 • 时,只允许主链路激活,如果主链路因故障而被断 • 开后,备用链路才会被打开。 • 生成树协议的发展过程划分成三代 • 第一代生成树协议:STP/RSTP • 第二代生成树协议:PVST/PVST+ • 第三代生成树协议:MISTP/MSTP • 主要作用:避免回路,冗余备份。
BPDU(网桥协议数据单元) • 交换机之间交换BPDU(网桥协议数据单元)数据帧 • 源地址:交换机MAC;目的地址:0180.C200.0000(多播:桥组) • BPDU的组成: • 1.版本号:00(IEEE 802.1D) ;02(IEEE 802.1W) • 2.Bridge ID(交换机ID=交换机优先级+交换机MAC地址) • 3.Root ID(根交换机 ID) • 4.Root Path Cost(到达根的路径开销) • 5.Port ID(发送BPDU的端口ID=端口优先级+端口编号) • 6.Hello Time(定期发送BPDU的时间间隔) • 7.Max-Age Time(保留对方BPDU消息的最长时间) • 8.Forward-Delay Time(发送延迟:端口状态改变的时间间隔) • 9.其他一些诸如表示发现网络拓扑变化、本端口状态的标志位。
BPDU 的机制 • 1.网络中选择了一个交换机为根交换机(Root Bridge); • 2.除根交换机外的每个交换机都有一个根口(Root Port), • 即提供最短路径到Root Bridge的端口; • 3.每个交换机都计算出了到根交换机(Root Bridge)的最短 • 路径; • 4.每个LAN都有了指定交换机(Designated Bridge),位于该 • LAN与根交换机之间的最短路径中。指定交换机和LAN相连的端 • 口称为指定端口(Designated port); • 5.根口(Root port)和指定端口(Designated port)进入转 • 发Forwarding状态; • 6.其他的冗余端口就处于阻塞状态(Blocking或Discarding)。
根交换机的选择 • Bridge ID最小的交换机为根交换机; • Bridge ID:每个交换机唯一的桥ID,由交换机优 • 先级和Mac地址组合而成; • 交换机优先级和Mac地址越小则Bridge ID就越小。 • 如果交换机优先级的优先级相同,再比较Mac地址。
2 2 SW2 SW1 1 1 2 1 SW3 STP的工作过程
路径开销 • 带宽 IEEE802.1d IEEE802.1w • ------------------------------------- • 10Mbps 100 2000000 • 100Mbps 19 200000 • 1000Mbps 4 20000
路径开销为 100 19 19 100 100 SwA SwB SwC 19 38 SwD SwE 路径开销的计算 • 假设SwA为根交换机
生成树的比较规则 • 生成树的选举过程中,应遵循以下优先顺序来选择最佳路径: • 1.比较Root path cost; • 2.比较Sender’s bridge ID; • 3.比较Sender’s port ID; • 4.比较本交换机的port ID。
Sw D Mac:00d0f80000d1 Mac:00d0f80000f2 Mac:00d0f80000f1 2 Sw A Sw B 8 Sw C 比较的方法 • 已知:Sw D交换机为根交换机,假设图中所示链路均为百兆链 • 路,且交换机均为默认优先级32768和默认端口优先级128。交换 • 机A、B的路径开销Root path cost相等,C-A-ROOT和C-B-ROOT的 • 路径开销Root path cost相等,选择C-ROOT的最佳路径?
Sw D Mac:00d0f80000d1 Mac:00d0f80000f1 1 2 Sw A Sw B 7 8 Sw C 比较的方法 • 在交换机A与交换机C增加一条备份链路 • 要比较Sender’s port ID
Sw D Mac:00d0f80000d1 Mac:00d0f80000f1 Sw A Sw B 1 2 HUB 8 7 Sw C 6 比较的方法 • 在交换机A、C之间增加一HUB相连接 • 比较本交换机的port ID
时间 Blocking(阻塞) 20秒 Listening(侦听) 15秒 发送延迟 Learning(学习) 15秒 发送延迟 Forwarding(发送) STP的缺点 • 生成树经过一段时间(默认值是50秒左右)稳定之后,所有端口要么进入转发状态,要么进入阻塞状态。
IEEE 802.1w • 快速生成树协议RSTP(Rapid Spannning Tree • Protocol) IEEE 802.1w • RSTP协议在STP协议基础上做了三点重要改进, • 使得收敛速度快得多(最快1秒以内)。
改进 • 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(Alternate Port)和备份端口(Backup Port)两 • 种角色,当根端口/指定端口失效的情况下,替换端口/备份 • 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, • 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。 • 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(Edge Port)。边缘端口可以直接进 • 入转发状态,不需要任何延时。
端口角色和端口状态 • Root port:具有到根交换机的最短路径的端口。 • Designated port:每个LAN的通过该口连接到根交换机。 • Alternate 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。 • Backup port:Designated port的备份口,当一个交换机 • 有两个端口都连接在一个LAN上,那么高优先级的端口为 • Designated port,低优先级的端口为Backup port。 • Undesignated port:当前不处于活动状态的口,即 • OperState为down的端口都被分配了这个角色。
端口状态 • 每个端口有三个状态(port state)来表示是否转发数据 • 包,从而控制着整个生成树拓扑结构。 • Discarding:既不对收到的帧进行转发,也不进行源Mac • 地址学习。 • Learning:不对收到的帧进行转发,但进行源Mac地址学 • 习,这是个过渡状态。 • Forwarding:既对收到的帧进行转发,也进行源Mac地址 • 的学习。 • 对一个已经稳定的网络拓扑,只有Root port和Designated • port才会进入Forwarding状态,其它端口都只能处于 • Discarding状态。
网络拓扑树的生成 假设Switch A、B、C的bridge ID是递增的, 即Switch A的优先级最高。A与B间是千兆链路,B 和C间为百兆链路,A和C间为十兆链路。
网络拓扑树的生成 假设Switch A、B、C的bridge ID是递增的, 即Switch A的优先级最高。A与B间是千兆链路,B 和C间为百兆链路,A和C间为十兆链路。
网络拓扑树的生成 假设Switch A、B、C的bridge ID是递增的, 即Switch A的优先级最高。A与B间是千兆链路,B 和C间为百兆链路,A和C间为十兆链路。
网络拓扑树的生成 假设Switch A、B、C的bridge ID是递增的, 即Switch A的优先级最高。A与B间是千兆链路,B 和C间为百兆链路,A和C间为十兆链路。
配置STP、RSTP • Spanning Tree 的缺省配置: • 关闭STP,且STP Priority 是32768,STP port • Priority 是128。 • STP port cost 根据端口速率自动判断; • Hello Time 2秒; • Forward-delay Time 15秒; • Max-age Time 20秒; • 可通过spanning-tree reset 命令让 • spanning tree参数恢复到缺省配置。
打开、关闭Spanning Tree协议 • Switch(config)#Spanning-tree • 如果您要关闭Spanning Tree协议,可用 • no spanning-tree 全局配置命令进行设置。
配置交换机优先级 • Switch(config)#spanning-tree priority <0-61440> • (“0”或“4096”的倍数、共16个、缺省32768) • 如果要恢复到缺省值,可用 • nospanning-tree priority全局配置命令进行设置。
STP port-priority • Switch(config-if)#spanning-tree port-priority • <0-240> • (“0”或“16”的倍数、共16个、缺省128) • 如果要恢复到缺省值,可用 no spanning-tree • port-priority接口配置命令进行设置。
STP、RSTP信息显示 • SwitchA#show spanning-tree • !显示交换机生成树的状态 • SwitchA#show spanning-tree interface fastthernet 0/1 • !显示交换机接口