任务5 避免交换网络环路危害讲解

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1、交换机的配置与管理 任务5 避免交换网络环路危害 学习目标 l环路危害 l生成树协议 l解决交换网络环路 二层链路环路 学习完本任务,应该能够 : 任务描述 l行政办公楼和网络中心的链路是单一链路; l若因道路施工而被挖断,该楼内的网络则瞬间无法与外界联络,影响 校园的日常办公。 l现要求增加一些保障措施,避免此类事件发生。 网络中心 行政办公楼 教学楼 后勤服务中心 图书馆 5.1.1 “冗余链路”的危害 思考:冗余链路会给网络带来新的问题吗? l提示可以从以下两方面考虑: 交换机如何转发广播帧? 交换机如何进行地址学习? “冗余链路”的危害 问题1:广播风暴 “冗余链路”的危害 问题2:M

2、AC地址表失效 “冗余链路”的危害 问题3:重复帧拷贝 解决办法生成树协议 生成树协议的根本目的是将一个 存在物理环路的交换网络变成一 个没有环路的逻辑树形网络 在交换机之间 交换BPDU报文 5.1.2 生成树协议(STP) l生成树协议是在网络有环路时,通过在交换机上运行一套 复杂的算法,将交换机的某些端口进行阻塞,从而使网络 形成一个无环路的树状结构。 l逻辑上没有环路,但物理环路仍然存在。 l按照功能点的改进情况,可以粗略地把生成树协议的发展 过程划分成三代: 第一代 STP/RSTP (802.1d、802.1w) 第二代 PVST/PVST+ 第三代 MSTP (802.1s) 桥

3、接协议数据单元 l桥接协议数据单元BPDU Bridge Protocol Data Unit lBPDU数据包的格式 字段含义 Root BID Sender BID Port BID 主要字段含义 l BID:桥ID,8个字节 由2个字节的交换机优先级和6字节的交换机MAC地址构成 交换机的优先级是065535,默认值为32768 l PID: 端口ID,2字节 由1个字节的端口优先级和1个字节的端口号构成 端口的优先级是0255,默认值为128 lPath Cost:路径成本 根路径成本是指到根网桥的路径中所有链路的路径成本的累计和 路径成本的计算和链路的带宽相关联 生成树形成过程 l生

4、成树形成过程分析: 决定根交换机 决定根端口 选举指派交换机和指定端口 阻塞非根、非指定端口 (1)决定根交换机 根交换机:Bridge ID(桥ID)最低的交换机 SW1被推为根桥 Sw1 Sw2Sw3 Sw4 A0-11-23-B1-0D-02 A0-11-23-B1-0D-04 A0-11-23-B1-0D-01 A0-11-23-B1-0D-03 E1E2 E3 E5 E4 E6 E7E8 优先级小 交换机MAC小 比较顺序: (2)决定非根交换机的根端口 根开销小 上游交换机ID 小 上游交换机端口ID小 l根交换机之外的所有交换机都会在两个端口收到来自根的BPDU lSw2、sw3

5、和sw4必须继续判断应如何切断哪一条链路 在SW2、SW3、SW4中E3、E4、E7端口为根端口 接收端口ID最小 Sw1 Sw2Sw3 Sw4 A0-11-23-B1-0D-02 A0-11-23-B1-0D-04 A0-11-23-B1-0D-01 A0-11-23-B1-0D-03 E1E2 E3 E5 E4 E6 E7E8 比较顺序: 示例:分析下图中非根交换机的根端 口 (3)在每个网段中选举指派端口 在SW1、SW2、SW3、SW4中E1、E2、E5、E6端口为指派端口 在每个网段中,比较各端口到达根交换机的路径花费,具有最小代价的端口 根开销小 交换机ID小 交换机端口ID小 S

6、w1 Sw2Sw3 Sw4 A0-11-23-B1-0D-02 A0-11-23-B1-0D-04 A0-11-23-B1-0D-01 A0-11-23-B1-0D-03 E1E2 E3 E5 E4 E6 E7E8 比较顺序: 示例:分析每个网段中的指派端口 阻塞端口 既不是根端口,也不是指派端口的端口设为阻塞端口 应将SW4中的端口E8设为阻塞端口 Sw1 Sw2Sw3 Sw4 A0-11-23-B1-0D-02 A0-11-23-B1-0D-04 A0-11-23-B1-0D-01 A0-11-23-B1-0D-03 E1E2 E3 E5 E4 E6 E7E8 绘制生成树形态逻辑拓扑 Sw

7、1 Sw2Sw3 Sw4 阻塞 转发 转发 转发转发 转发 转发转发 注意: 用Show Spanning-tree可查看拓扑 改变连线,可改变拓扑 改变交换机或端口的优先级,也可改变拓扑 生成树协议中的端口状态 l有4种端口状态: 阻塞:初始启用端口之后的状态 监听:若端口可以成为根端口或者指定端口,那么它就转入监听 状态 学习:端口在监听状态下经过一段时间(一般为一个转发延迟, 默认15秒)后,将进入学习状态 转发:在学习状态下再经历一次转发延时后,端口进入转发状态 生成树拓扑变更机制 l当网络拓扑变更时,交换机必须重新计算STP,端口的状态 会发生改变,直至计算出一个重新收敛的STP拓扑

8、。 l交换机检测到拓扑发生变化时,它的生成树协议将被激活 出一次收敛,生成树的收敛分两步: 交换机以发送TCN(拓扑改变通知 )BPDU的方式通知生成树的根 网桥拓扑变化了; 根交换机再广播这个信息到整个网络中。 生成树的配置 l启动生成树命令: Switch (Config)#spanning-tree l修改形成生成树的因素: 修改交换机优先级 Switch (Config)#spanning-tree mst 0 priority 默认值为32768,修改时系统支持以4096 为基数进行增减 修改端口优先级 Switch (Config)# interface e0/0/2 Switch

9、 (Config-if-ethernet0/0/2)#spanning-tree mst 0 port- priorty 默认值为128,修改时系统支持以16 为基数进行增减 l查看生成树信息命令: Switch#show spanning-tree l关闭生成树命令: Switch (Config)#no spanning-tree 生成树的配置(思科) l启动生成树命令: Switch (Config)#spanning-tree VLAN 1 l查看生成树信息命令: Switch#show spanning-tree l关闭生成树命令: Switch (Config)#no spanni

10、ng-tree VLAN 1 生成树协议配置和结果验证 l实训内容: PC配置相同网段IP地址后互相PING 进入交换机将默认的生成树禁用 在两台交换机间再连接一根线缆,观察ping现象 进入两台交换机启用生成树,在PC中观察ping现象 进入交换机通过使用show spanning-tree命令查看生成树状态,绘 出对应的生成树形态; 通过改变交换机优先级参数更改生成树形态,绘出对应的生成树形 态 5.1.3 快速生成树协议(802.1W ) l当网络拓扑变更时,交换机必须重新计算STP,端口的状态 会发生改变,直至计算出一个重新收敛的STP拓扑。 l交换机检测到拓扑发生变化时,它的生成树协议将被激活 出一次收敛,生成树的收敛分两步: 交换机以发送TCN(拓扑改变通知 )BPDU的方式通知生成树的根 网桥拓扑变化了; 根交换机再广播这个信息到整个网络中。

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