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1、1,冗余设计-设计出强壮的网络架构,trunk,trunk,单星型拓扑 容易出现单点故障，可靠性较差。,解决方案,硬件,设备,链路：,热备,冷备,双设备,双模块,双星型拓扑 可靠性较高，达到五个九的高可用性。,软件/协议冗余设计：VRRP、聚合端口、路由协议的实施,2,生成树协议原理及配置,技术培训中心,3,教学目标,通过本章学习使学员能够:1.掌握STP及RSTP技术原理 2.掌握STP及RSTP基本配置 3.掌握RSTP在实际网络中的应用 4.掌握MSTP的原理和实施技术,4,课程议题,生成树起源,5,生成树综述,LAN 1,LAN 2,存在单点故障,冗余的设计又会带来环路,导致广播风暴,
2、生成树协议的产生背景,6,生成树综述,生成树协议的分类 生成树协议的分类，按照产生的时间先后顺序为STP、RSTP、MSTP生成树协议所遵循的IEEE标准三种生成树所遵循的IEEE标准分别为STP-IEEE 802.1d，RSTP-IEEE802.1W，MSTP-IEEE 802.1S,7,学习目标,1、掌握STP、RSTP、MST原理及配置实施技术 2、理解二层交换网络的收敛与生成树协议有关 3、理解数据在二层交换网络中走的路径与生成树协议有关,8,课程议题,一、STP技术原理,9,STP议题,1、STP协议的作用与应用场景2、STP工作原理3、配置消息（BPDU）的报文格式4、网络拓扑变化
3、时STP的收敛过程5、STP的配置与实施,10,1、什么是STP协议，它的作用是什么,STP （spanning-tree-protocol）是交换机通过某种特定算法来逻辑阻塞物理冗余网络中某些接口，以达到避免数据转发循环，生成无环路拓扑的一种二层协议。,11,LAN 1,LAN 2,该链路处于阻塞状态,该链路重新被激活,STP是怎样处理环路呢?,12,STP的应用场景,双星型结构 单星型结构,13,2、STP工作原理,基本思想:在网桥之间传递配置消息(BPDU),比较其中的参数，根据STP算法打开好的端口，阻塞差的端口，从而打破物理环路，建立一个无循环的逻辑拓扑。 网桥利用收到的配置消息做以
4、下动作:,确定最小的根网桥ID（网桥优先级背板MAC地址）,确定最小路径开销cost,确定最小发送网桥ID,确定最小发送端口ID,14,最短路径的选择,比较开销选择路径 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,15,STP初始化收敛,选择根网桥 在非根网桥上选择根端口 在每一个网段上选择一个指定端口 阻塞剩余端口,16,3、BPDU报文结构,L/T：帧长,LLC Header ：BPDU帧固定的链路头。值为：0x424203,Payload ： BPDU数据,0x01-80-c2-00-00-00,17,端口状态,生成树端口的四种状态 Blocking 接收BPDU，不学习MA
5、C地址，不转发数据帧 Listening 接收BPDU,不学习MAC地址，不转发数据帧，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 Learning 接收BPDU,学习MAC地址，不转发数据帧 Forwarding 正常转发数据帧一个启用了STP的交换机的端口收敛时间问题,18,端口状态迁移,19,4。那么当拓扑发生变化,STP怎么处理呢?,20,拓扑变化交换机二层端口收敛导致用户业务可能中断,A,B,C,1,2,3,Link 1 down 收敛时间,Link 2 down 收敛时间,Link 3 down 收敛时间,30秒， C产生TCN次佳BPDU 10秒30秒，C产生TCN
6、B产生TCN,21,TCN BPDU(Topology Change Notification ),当有以下几种情况出现时交换机发送TCN BPDU报文 处于转发状态或监听状态的端口，状态变为阻塞 处于未启用状态的端口进入转发状态，并且交换机上有其他的转发端口 交换机从指定端口收到TCN BPDU报文 简单的来说就是端口的up/down就会导致交换机发TCN BPDU 发给上游交换机，发到根桥那里去,22,TCN BPDU的作用加快mac表的超时以更新转发表项,当网络拓扑发生变化时，交换机会从自己的根端口向外发送TCN BPDU报文接收到TCN BPDU报文的交换机向发送者发送TCA报文 标识
7、对TCN的确认根交换机接收到TCN BPDU报文向网络中发送TC BPDU 标识拓扑变化收到TC BPDU的交换机将MAC地址表清空,23,5、生成树协议的配置,Spanning-tree,Switch(config)#,no Spanning-tree,Switch(config)#,Spanning-tree mode stp/rstp/mstp,Switch(config)#,开启生成树协议锐捷默认生成树协议是关闭的关闭生成树协议锐捷默认生成树协议是关闭的配置生成树协议的类型锐捷全系列交换机默认使用MSTP协议,24,配置交换机优先级“0”或“4096”的倍数、共16个,缺省32768。
8、 恢复到缺省值配置交换机端口的优先级 Switch(config)#interface interface-type interface-number Switch(config-if)#spanning-tree port-priority number,生成树协议的配置（续）,spanning-tree priority ,Switch(config)#,no spanning-tree priority,Switch(config)#,25,生成树协议的配置（续）,spanning-tree port-priority number,Switch(config-if)#,配置交换机端口的
9、优先级端口优先级可配置范围为0或16的整数倍，共16个，最大值为240，默认优先级为128。,26,生成树协议的配置（续）,配置交换机优先级和端口优先级范例,27,生成树协议的配置（续）,Spanning Tree 的缺省配置： 关闭STP 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,配置Hel
10、lo Time配置Forward-Delay Time,生成树协议的配置（续）,spanning-tree hello-time seconds,Switch(config)#,根交换机发送BPDU报文的默认时间是2秒，通过配置可修改，取值范围是1-10秒。,spanning-tree forward-time seconds,Switch(config)#,Forward-Delay Time为BPDU报文扩散到全网中的时间，默认时间是15秒，通过配置可修改，取值范围是4到30秒,29,配置Max-Age Time,生成树协议的配置（续）,spanning-tree max-age seco
11、nds,Switch(config)#,Max-Age Time 为BPDU报文的最大生存时间，默认值是20秒，可以通过配置修改，取值范围是6到40秒,30,配置bpdu-guard,生成树协议的配置（续）,spanning-tree bpduguard enable,Switch(config-if)#,Bpdu-guard特性防止非法交换机的接入,保护拓扑.如果在配置了该特性的接口上收到了BPDU,则接口会进入Error-disabled状态,可通过手工配置errdisable recovery命令恢复接口,31,配置portfast,生成树协议的配置（续）,spanning-tree p
12、ortfast,Switch(config-if)#,Portfast特性会使端口直接进入Forwarding,但会因为收到BPDU而使该特性时效,从而使端口进行正常的STP算法后进入Forwarding,通常结合BPDUGUARD特性使用.,32,STP回顾,STP工作原理配置消息（BPDU）的报文格式STP的端口收敛校园网中STP的部署要点,33,课程议题,二、RSTP技术原理,34,RSTP议题,RSTP的三个改进之处RSTP的向后兼容问题,35,STP的不足,端口从阻塞状态进入转发状态必须经历两倍的 Forward Delay时间，所以网络拓扑结构改变之后需要至少两倍的Forward
13、Delay时间，才能恢复连 通性如果网络中的拓扑结构变化频繁，网络会频繁的失去连通性，这样用户将无法忍受。,36,RSTP协议概述,RSTP（快速生成树协议）是从STP发展而来， 实现的基本思想一致；RSTP具备STP的所有功能；RSTP改进的目的就是当网络拓扑结构发生变化时，尽可能快的恢复网络的连通性。,37,RSTP的端口状态与端口角色,端口角色,Root Port：与STP中的根端口概念一致。,Designated Port：与STP中的指定端口概念一致。,Alternate Port：到根网桥的替代路径。根端口的备份,backup Port：指定端口的备份，到网段的备份,38,RSTP
14、端口的状态,39,RSTP改进一,根端口,指定端口,阻塞端口,RootBridge,当拓扑发生改变时，在新拓扑中的根端口可以立刻进入转发状态,40,RSTP改进一,RootBridge,根端口,指定端口,替换端口,新的端口角色的引入 替换端口(AlternatePort ):根端口的备份口，一旦根端口失 效，该口就立刻变为根端口。,41,RSTP改进一,RootBridge,根端口,指定端口,替换端口,备份端口,新的端口角色的引入 备份端口(BackupPort)：DesignatePort的备份口，当一个网桥有两个端口都连在一个LAN上，那么高优先级的端口为DesignatedPort，低优
15、先级的端口为Backup Port。,42,RSTP改进二,SW1,SW2,proposal,agree,根端口,指定端口,指定端口可以通过与相连的网桥进行一次握手，快速进入转发状态。,43,RSTP改进三,边缘端口，不可能产生环路,网络边缘的端口，即直接与终端相连，而不是和其他网桥相连的端口可以直接进入转发状态，不需要任何等待时延。,44,RSTP的性能,第一种改进的效果：发现拓扑改变到恢复连通性的时间可达数毫秒，并且无需传递配置消息。第二种改进的效果：网络连通性可以在交换两个配置消息的时间内恢复，即握手的延时。第三种改进的效果：边缘端口的状态变化不会影响网络连通性，也不会造成环路，因此进入
16、转发状态无延时。,若非根网桥在连续的三个Hello time内接受不到根的BPDU则立即产生和发送自己的BPDU，以加快间接感知网络拓扑变化的时间。,45,RSTP与STP的区别,协议版本不同 端口状态转换方式不同 配置消息报文格式不同 拓扑改变消息的传播方式不同注意，RSTP也是在整个交换网络应用单生成树实例，不能解决由于网络规模增大带来的性能降低问题。建议网络直径最好不要超过7,46,RSTP交换机与STP交换机的互操作,正常情况下，RSTP交换机不理解STP交换机的BPDU，STP交换机也不理解RSTP交换机的BPDU。,在连续的两个Hello time内RSTP交换机均收到STPBPDU，则RSTP的接收端口会进入STP的兼容模式，即回到STP协议下。接收和处理STP BPDU。,
