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1、局域网中的冗余链路局域网中的冗余链路0404学习目标通过本章的学习，希望您能够：理解局域网的冗余拓扑理解交换环路带来的问题理解生成树协议理解快速生成树协议掌握STP与RSTP的配置理解端口聚合的概念掌握端口聚合的配置本章内容冗余拓扑生成树协议快速生成树协议STP与RSTP的配置以太网端口聚合课程议题冗余拓扑交换网络内的冗余拓扑减少单点故障，增加网络可靠性产生交换环路，会导致：广播风暴多帧复制MAC地址表抖动SW1SW2SW3F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2文件服文件服务器务器广播风暴广播信息在网络中不停地转发，直至导致交换机出现超负荷运转，最终耗尽所有带宽资源、阻塞全网通信 S
2、W1SW2F0/2F0/2F0/1F0/1广播广播广播广播主机主机A主机主机B多帧复制单播的数据帧被多次复制传送到目的站点 SW1SW2F0/2F0/2F0/1F0/1单播单播单播单播主机主机A主机主机BMAC地址表抖动由于相同帧的拷贝在交换机的不同端口上被接收而引起的 MAC地址表不稳定SW1SW2F0/2F0/2F0/1F0/1单播单播单播单播主机主机A主机主机BF0/1：主机：主机AF0/2：主机：主机A？F0/1：主机：主机BF0/2：主机：主机B？课程议题生成树协议生成树协议概述IEEE 802.1d STP（生成树协议，Spanning-Tree Protocol）协议：使冗余端口
3、置于“阻塞状态”网络中的计算机在通信时，只有一条链路生效当这个链路出现故障时，将处于“阻塞状态”的端口重新打开，从而确保网络连接稳定可靠 SW1SW2SW3F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2生成树协议的BPDU交换机或者网桥之间周期性地发送STP的桥接协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit ，BPDU），用于实现STP的功能每2秒发送一次的二层报文组播发送，组播地址为：01-80-C2-00-00-00 BPDU的传播STP刚启动时，每台交换机都认为自己是根网桥，向外泛洪BPDU当交换机的一个端口收到高优先级的BPDU（更小的Root BID或者更小的R
4、oot Path Cost等等）就在该端口保存这些信息，同时向所有端口更新并传播信息如果收到比自己低优先级的BPDU，交换机就丢弃该信息 BPDU的传播BPDU传播的最终结果：网络中选择了一个交换机为根网桥（Root Bridge）每个交换机都计算到根网桥（Root Bridge）的最短路径除根网桥外的每个交换机都有一个根端口（Root Port），即提供最短路径到Root Bridge的端口每个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）根端口（Roor port
5、）和指定端口（Designated port）进入转发Forwarding状态其他的冗余端口就处于阻塞状态（Blocking）STP的路径成本路径成本的计算和链路的带宽相关联 根路径成本就是到根网桥的路径中所有链路的路径成本的累计和 修订前后的802.1d路径成本 ：链路带宽链路带宽成本（修订前）成本（修订前）成本（修订后）成本（修订后）10G121000M14100M101910M100100网桥ID用于选举根网桥：最低网桥ID的交换机将成为根网桥网桥优先级取值范围：0到65535；默认值：32768（0x8000）首先判断网桥优先级，优先级最低的网桥将成为根网桥如果网桥优先级相同，则比较网
6、桥MAC地址，具有最低MAC地址的交换机或网桥将成为根网桥 端口ID参与选举根端口端口优先级是从0到255的数字，默认值是128（0x80） 端口优先级越小，则优先级越高如果端口优先级相同，则编号越小，优先级越高 STP的工作过程第一步：选举一个根网桥；第二步：在每个非根网桥上选举一个根端口；第三步：在每个网段上选举一个指定端口；第四步：阻塞非根、非指定端口。选举根网桥依据网桥ID选举根网桥，ID值最小者当选根网桥每2s发送一次BPDUSW1:32768.00-d0-f8-00-11-11SW2:4096.00-d0-f8-00-22-22SW3:32768.00-d0-f8-00-33-33
7、F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2100M100M100MRoot Bridge选举根端口在非根交换机上选举根端口选举依据：根路径成本最小发送网桥ID最小发送端口ID最小SW1:32768.00-d0-f8-00-11-11SW2:4096.00-d0-f8-00-22-22SW3:32768.00-d0-f8-00-33-33F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2100M100M100MRoot Bridge根路径成本：根路径成本：1919根路径成本：根路径成本：3838选举指定端口每个网段中选取一个指定端口 用于向根交换机发送流量和从根交换机接收流量选举依据：根路径
8、成本最小所在交换机的网桥ID最小端口ID最小SW1:32768.00-d0-f8-00-11-11SW2:4096.00-d0-f8-00-22-22SW3:32768.00-d0-f8-00-33-33F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2100M100M100MRoot Bridge根路径成本：根路径成本：0 0所在交换机所在交换机网桥网桥IDID最小最小阻塞非根非指定端口阻塞非根、非指定的端口，形成逻辑上无环路的拓扑结构 SW1:32768.00-d0-f8-00-11-11SW2:4096.00-d0-f8-00-22-22SW3:32768.00-d0-f8-00-33-3
9、3F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2100M100M100MRoot BridgeSTP的端口状态STP的端口状态阻塞状态（Blocking）不能接收或者传输数据，不能把MAC地址加入地址表，只能接收BPDU 监听状态（Listening）不能接收或者传输数据，也不能把MAC地址加入地址表，但可以接收和发送BPDU 学习状态（Learning）不能传输数据，但可以发送和接收BPDU，也可以学习MAC地址转发状态（Forwarding）能够发送和接收数据、学习MAC地址、发送和接收BPDU 生成树拓扑变更拓扑改变通知消息拓扑改变通知消息拓扑改变通知消息拓扑改变通知消息拓扑改变应答消
10、息拓扑改变应答消息拓扑改变应答消息拓扑改变应答消息拓扑改变消息拓扑改变消息拓扑改变消息拓扑改变消息1 13 32 25 55 56 66 64 4ROOT生成树拓扑变更发生变化的交换机会在根端口上每隔hello time时间就发送TCN BPDU（拓扑变化通知BPDU），直到生成树上游的指定网桥邻居确认了该TCN（拓扑变化通知）为止当网络拓扑变化时，交换机必须重新计算STP，端口的状态会发生改变，重新收敛重新收敛的时间可能长达50s课程议题快速生成树协议快速生成树协议RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol） ：对STP的补充，在物理拓扑变化或配置参数发生变化时，能够
11、显著地减少网络拓扑的重新收敛时间 定义了2种新增加的端口角色，用于取代阻塞端口：替代（alternate）端口AP：为根端口到根网桥的连接提供了替代路径 备份（backup）端口BP：提供了到达同段网络的备份路径 Root BridgeDPDPRPAPDPBP快速生成树协议3种端口状态丢弃（discarding）、学习（learning）和转发（forwarding） 运行状态运行状态STP端口状态端口状态RSTP端口状态端口状态在活动的拓扑中在活动的拓扑中是否包含此状态是否包含此状态DisabledDisabledDiscarding否EnabledBlockingDiscarding否En
12、abledListeningDiscarding否EnabledLearningLearning是EnabledForwardingForwarding是快速生成树协议增加2个变量，用于主动地将端口立即转变为转发状态：边缘端口：指连接终端的端口 连接类型：根据端口的双工模式来确定，全双工操作的端口为点到点链路，可以实现快速收敛 BPDU的传播机制改变：非根网桥即使没有收到根网桥发来的BPDU，也会每隔2s发送一次BPDU如果连续3个hello time里没有收到邻居发来的BPDU，则认为连接故障拓扑变更的机制改变RSTP的优点为根端口和指定端口设置了快速切换用的替换端口（Alternate P
13、ort）和备份端口（Backup Port）两种角色 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网桥进行一次握手就可以无时延地进入转发状态 边缘端口可以直接进入转发状态，不需要任何延时 STP与RSTP的兼容性RSTP协议与STP协议完全兼容RSTP协议根据收到的BPDU版本号来自动判断与之相连的交换机支持STP协议还是RSTP协议 课程议题STP与RSTP的配置Spanning Tree的缺省配置项目项目缺省值缺省值Enable StateDisable，不打开STPSTP Priority32768STP Port Priority128STP Port cost根据端口速率
14、自动判断，计算方法为长整型Hello Time2sForward-delay Time15sMax-age Time20sLink Type根据端口双工状态自动判断Spanning Tree的配置恢复缺省配置Switch(config)# spanning-tree reset 打开、关闭STPSwitch(config)# spanning-treeSwitch(config)# no spanning-tree注意：锐捷交换机默认关闭spanning tree修改生成树协议的类型Switch(config)#spanning-tree mode mstp|stp|rstp 注意：默认为MS
15、TPSpanning Tree的配置配置交换机的优先级 Switch(config)#spanning-tree priority 注意：网桥优先级配置只能为4096的倍数配置端口的优先级 Switch(config-if)#spanning-tree port-priority 注意：端口优先级配置只能为16的倍数配置端口的路径成本 Switch(config-if)#spanning-tree cost cost Spanning Tree的配置配置端口路径成本的默认计算方法 Switch(config)#spanning-tree path-cost method long|short
16、注意：默认值为长整型（long） 接口速率接口速率端口类型端口类型IEEE 802.1dIEEE 802.1t10M普通端口1002000000Aggregate Link951900000100M普通端口19200000Aggregate Link181900001000M普通端口420000Aggregate Link319000Spanning Tree的配置配置Hello Time、Forward-delay Time和Max-age Time Switch(config)#spanning-tree hello-time|forward-time|max-age seconds 配置
17、链路类型 Switch(config-if)#spanning-tree link-type point-to-poin|shared查看生成树的配置 Switch#show spanning-treeSwitch#show spanning-tree interface interface-id生成树配置实例SW1:32768.00-d0-f8-b4-e5-4bF0/3F0/2F0/2F0/1F0/1F0/4SW2:32768.00-d0-f8-06-1c-91SW4:32768.00-d0-f8-21-a5-42SW3:32768.00-d0-f8-82-f4-a1将成为将成为Root B
18、ridgeF0/4F0/3将成为将成为Root Poot要求成为要求成为根网桥根网桥要求成为要求成为根端口根端口生成树配置实例SW1：S3760(config)#hostname SW1SW1(config)#spanning-tree SW1(config)#spanning-tree mode rstpSW1(config)#spanning-tree priority 4096SW2：S3760(config)#hostname SW2SW2(config)#spanning-tree SW2(config)#spanning-tree mode rstp生成树配置实例SW3：S3750
19、(config)#hostname SW3 SW3(config)#spanning-tree SW3(config)#spanning-tree mode rstp SW4：S3750(config)#hostname SW4SW4(config)#spanning-tree SW4(config)#spanning-tree mode rstpSW4(config)#spanning-tree priority 24576生成树配置实例SW1:4096.00-d0-f8-b4-e5-4bF0/3F0/2F0/2F0/1F0/1F0/4SW2:32768.00-d0-f8-06-1c-91S
20、W4:24576.00-d0-f8-21-a5-42SW3:32768.00-d0-f8-82-f4-a1F0/4F0/3Root Bridge生成树配置实例查看生成树的配置SW1#show spanning-treeSW1#show spanning-treeStpVersion : RSTPStpVersion : RSTPSysStpStatus : ENABLEDSysStpStatus : ENABLEDMaxAge : 20MaxAge : 20HelloTime : 2HelloTime : 2ForwardDelay : 15ForwardDelay : 15BridgeMax
21、Age : 20BridgeMaxAge : 20BridgeHelloTime : 2BridgeHelloTime : 2BridgeForwardDelay : 15BridgeForwardDelay : 15MaxHops: 20MaxHops: 20TxHoldCount : 3TxHoldCount : 3PathCostMethod : LongPathCostMethod : LongBPDUGuard : DisabledBPDUGuard : DisabledBPDUFilter : DisabledBPDUFilter : DisabledBridgeAddr : 00
22、d0.f8b4.e54bBridgeAddr : 00d0.f8b4.e54bPriority: 4096Priority: 4096TimeSinceTopologyChange : TimeSinceTopologyChange : 0d:0h:2m:42s0d:0h:2m:42sTopologyChanges : 7TopologyChanges : 7DesignatedRoot : 1000.00d0.f8b4.e54bDesignatedRoot : 1000.00d0.f8b4.e54bRootCost : 0RootCost : 0RootPort : 0RootPort :
23、0 课程议题以太网端口聚合端口聚合概述个聚合端口Aggregate Port （AP）：把多个物理接口捆绑在一起而形成的一个简单逻辑接口 标准为IEEE 802.3ad 可扩展链路带宽实现成员端口上的流量平衡 自动链路冗余备份1000MAggregate Link1000M1000M10/100M10/100M端口聚合的流量平衡流量平衡：把流量平均地分配到AP的成员链路中去 可以根据源MAC地址、目的MAC地址或源IP地址/目的IP地址应根据不同的网络环境设置合适的流量分配方式 配置端口聚合的注意事项AP 成员端口的端口速率必须一致AP 成员端口必须属于同一个VLANAP 成员端口使用的传输介
24、质应相同缺省情况下创建的Aggregate Port 是二层AP二层端口只能加入二层AP，三层端口只能加入三层APAP 不能设置端口安全功能当把端口加入一个不存在的AP 时，AP 会被自动创建一个端口加入AP，端口的属性将被AP 的属性所取代一个端口从AP 中删除，则端口的属性将恢复为其加入AP 前的属性当一个端口加入AP 后，不能在该端口上进行任何配置，直到该端口退出AP 配置端口聚合创建APSwtich(config)#interface aggregateport n （n为AP 号） 将端口加入APSwitch(config)#interface range port-rangeSwi
25、tch(config-if-range)# port-group port-group-number 注意：如果这个AP 不存在，则同时创建这个AP 将端口从AP中删除Switch(config-if)# no port-group 配置端口聚合将AP设置为三层接口Switch(config)#interface aggregateport aggregate-port-number Switch(config-if)#no switchport Switch(config-if)#ip address ip-address mask 配置流量平衡Switch (config)#aggrega
26、teport load-balance dst-mac|src-mac|src-dst-mac|dst-ip|src-ip|ip 注意：以RG-S3750-24型号的交换机为例，不同型号交换机支持的流量平衡算法可能会不同 配置端口聚合查看端口聚合配置 Switch# show aggregateport port-numberload-balance |summarySwitch# show interface aggregateport N端口聚合配置实例F0/2F0/1F0/2F0/1SW1SW2S3750(config)#hostname SW1S3750(config)#hostnam
27、e SW1SW1(config)#interface range SW1(config)#interface range fastEthernet 0/1-2fastEthernet 0/1-2SW1(config-if-range)#port-group 1SW1(config-if-range)#port-group 1SW1(config-if-range)#endSW1(config-if-range)#endSW1#configure terminalSW1#configure terminalEnter configuration commands, one Enter confi
28、guration commands, one per line. End with CNTL/Z.per line. End with CNTL/Z.SW1(config)#aggregateport load-SW1(config)#aggregateport load-balance dst-mac balance dst-mac SW1(config)#exitSW1(config)#exitSW2(config)#aggregateport load-SW2(config)#aggregateport load-balance src-macbalance src-mac端口聚合配置实
29、例在SW1上查看配置结果：SW1#show aggregatePort 1 summary SW1#show aggregatePort 1 summary AggregatePort MaxPorts SwitchPort Mode Ports AggregatePort MaxPorts SwitchPort Mode Ports - - - - - - - - -Ag1 8 Enabled ACCESS Fa0/1 ,Fa0/2 Ag1 8 Enabled ACCESS Fa0/1 ,Fa0/2 SW1#show aggregatePort load-balanceSW1#show aggregatePort load-balanceLoad-balance : Destination MACLoad-balance : Destination MAC课程回顾交换网络中的冗余链路 交换环路带来的问题生成树协议的概念生成树协议的工作原理快速生成树STP和RSTP的配置以太网端口聚合
