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Spanning-Tree

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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Presentation Transcript

  1. Spanning-Tree

  2. 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

  3. 本章内容 • 交换机网络中的冗余链路 • 生成树 • 配置STP、RSTP

  4. 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。

  5. 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。

  6. SW1 SW2 VOD Server SW3 PC2 PC1 解决方法 • 临时关闭网络中冗余的链路

  7. 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。

  8. 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。

  9. 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）。

  10. 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。

  11. 2 2 SW2 SW1 1 1 2 1 SW3 STP的工作过程

  12. 路径开销 • 带宽 IEEE802.1d IEEE802.1w • ------------------------------------- • 10Mbps 100 2000000 • 100Mbps 19 200000 • 1000Mbps 4 20000

  13. 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

  14. 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。

  15. 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？

  16. 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

  17. 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

  18. 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。

  19. 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）。

  20. 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。

  21. 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。

  22. 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。

  23. 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。

  24. 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。

  25. 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。

  26. 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。

  27. 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。

  28. 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。

  29. 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。

  30. 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。

  31. 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

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