Cisco 快速生成樹協(xié)議RSTP 協(xié)議原理及配置

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1、實驗8 Cisco快速生成樹協(xié)議RSTP協(xié)議原理及配置 一、相關知識介紹 1、 生成樹協(xié)議的主要功能有兩個：一是在利用生成樹算法、在以太網絡中，創(chuàng)建一個以某臺交換機的某個 端口為根的生成樹，避免環(huán)路。二是在以太網絡拓撲發(fā)生變化時，通過生成樹協(xié)議達到收斂保護的目的。 2、 根網橋的選擇流程： (1) 第一次啟動交換機時，自己假定是根網橋，發(fā)出BPDU報文宣告。 (2) 每個交換機分析報文，根據網橋ID選擇根網橋，網橋ID小的將成為根網橋(先比較網橋優(yōu)先級，如 果相等，再比較MAC地址)。 (3) 經過一段時間，生成樹收斂，所有交換機都同意某網橋是根網橋。 (4) 若有網橋ID值更小

2、的交換機加入，它首先通告自己為根網橋?其它交換機比較后，將它當作新的根網橋 而記錄下來. 3、 RSTP協(xié)議原理 STP并不是已經淘汰不用，實際上不少廠家目前還僅支持STP。STP的最大缺點就是他的收斂時間太長， 對于現在網絡要求靠可靠性來說，這是不允許的，快速生成樹的目的就是加快以太網環(huán)路故障收斂的速度。 (1) RSTP 5種端口類型 STP定義了 4種不同的端口狀態(tài)，監(jiān)聽(Listening)，學習(Learning)，阻斷(Blocking)和轉發(fā) (Forwarding)，其端口狀態(tài)表現為在網絡拓撲中端口狀態(tài)混合(阻斷或轉發(fā))，在拓撲中的角色(根端口、 指定端口等等)。在操作上

3、看，阻斷狀態(tài)和監(jiān)聽狀態(tài)沒有區(qū)別，都是丟棄數據幀而且不學習MAC地址，在 轉發(fā)狀態(tài)下，無法知道該端口是根端口還是指定端口.RSTP有五種端口類型。根端口和指定端口這兩個角色 在RSTP中被保留，阻斷端口分成備份和替換端口角色。生成樹算法(STA)使用BPDU來決定端口的角色，端 口類型也是通過比較端口中保存的BPDUB來確定哪個比其他的更優(yōu)先. 1) 根端口：非根橋收到最優(yōu)的BPDU配置信息的端口為根端口，即到根橋開銷最小的端口，這點和STP —樣. 請注意圖8—16上方的交換機，根橋沒有根端口.按照STP的選擇根端口的原則，SW—1和SW—2和根連接 的端口為根端口 ? 2) 指定端口：與

4、STP —樣,每個以太網網段段內必須有一個指定端口?假設SW-1的BID比SW—2優(yōu)先，而 且SW—1的P1 口端口 ID比P2優(yōu)先級高，那么P1為指定端口，如圖8—17所示. 3）替換端口 如果一個端口收到另外一個網橋的更好的BPDU,但不是最好的，那么這個端口成為替換端口，如圖 8—18所示。對于SW-2來說，端口 P3收到的BPDU比自己優(yōu)先，自己為次優(yōu)先，P3為替換端口. 4）備份端口 如果一個端口收到同一個網橋的更好BPDU，那么這個端口成為備份端。當兩個端口被一個點到點鏈路 的一個環(huán)路連在一起時，或者當一個交換機有兩個或多個到共享局域網段的連接時，一個備份端口才能存

5、 在。如圖8-19所示，SW-1的P1和P2 口同時接入到以太網的同一網段，P1為指定端口，P2優(yōu)先級低，則 P2端口為備份端口. SW-1 圖8-18替換端口的選擇 5)禁用端口 在快速生成樹協(xié)議應用的網絡運行中不擔當任何角色. 4 RSTP配置命令介紹 PVST是Cisco私有的，為每個VLAN構造一棵生成樹 (1)啟用生成樹 Switch (config)#spanning-tree vian vlan-list (2)設置根網橋 Switch (config )# spanning—tree via n vlan-list root

6、primary I sec on dary ( 3)修改網橋的優(yōu)先級 Switch(c on fig )# spa nnin g-tree via n vlan-list priority Bridge-priority (4) 修改端口成本 Switch (config—if) #spanning—tree via n vlan—list cost cost (5) 修改端口優(yōu)先級 Switch (config-if)#spanning-tree vian vlan-list port—priority priority (6) 配置上行速鏈路 配置上行速鏈路的作用：當接入層

7、或匯聚層的交換機主用的上行鏈路斷開的時候被阻塞的 端口迅速裝換到轉發(fā)狀態(tài)，不需要經過偵聽和學習狀態(tài)，配置了上行速鏈路后交換機的優(yōu)先 級變?yōu)?9152，成本增加3000 Switch (config)#spanning—tree upiinkfast (7) 配置端口速鏈路 配置速端口的作用:不經過偵聽和學習狀態(tài),直接進入到轉發(fā)狀態(tài)，但是該端口依然會運行生 成樹協(xié)議，如果檢測到環(huán)路，也能夠將轉發(fā)狀態(tài)轉換為阻塞狀態(tài)，配置在連接終端的接口上。 Switch (config—if)#spanning—tree portfast (8) 查看生成樹的配置 Switch#show spa nni

8、n g-tree (9) 查看某個VLAN的生成樹詳細信息 Switch#show spanning—tree vian vlan-iddetaii (10) EthernetChannel —以太通道 § 多條線路負載均衡，帶寬提高 § 容錯，當一條線路失效時，其他線路通信，不會丟包 配置接口為以太通道模式 Switch (con fig)# in terface range fastEther net 0/1 一 2 Switch (config—if—range)#channel-group 1 mode on (11)查看以太通道的配置 Switch# show e

9、thercha nn el 1 summary 二、實驗配置步驟 STP的全稱是spanning—tree protocol, STP協(xié)議，它是一個二層的鏈路管理協(xié)議，它 在提供鏈路冗余的同時防止網絡產生環(huán)路，與VLAN配合可以提供鏈路負載均衡。生成樹 協(xié)議現已經發(fā)展為多生成樹協(xié)議和快速生成樹協(xié)議(RSTP,Rapid Spa nning Tree Protocol, IEEE802.1W)。 FC 2 PCI vlanEO vlanlO PC4 vlait20 FCS vl^nlO 兩臺Cisco 2960交換機使用兩個百兆端口相連，默認情況下STP協(xié)議啟用的。通過

10、兩 臺交換機之間傳送BPDU協(xié)議數據單元，選出根交換機、根端口等，以便確定端口的轉發(fā) 狀態(tài)。上圖中標記為黃色的端口處于block狀態(tài)。 (1) SW1 配置 stp 設置23、24端口為trunk interface FastEthernet0/23 switchport mode trunk interface FastEthernet0/24 switchport mode trunk 創(chuàng)建vlan10、20，將端口劃分vlan interface FastEthernet0/1 switchport access vlan 10 interface FastEthernet0

11、/2 switchport access vlan 20 交換機默認啟動stp-—pvst，更改rstp rapid-pvst spanning—tree mode rapid—pvst spanning—tree vlan 10,20 // stp默認情況對vlan 1起作用，不能刪除,當新建vlan 后,對新建vlan同樣起作用。因此，此命令可以忽略. (2)SW2 配置 stp 配置命令和 SW1 相同。 3)比較根網橋 從上圖中得知， SW1 為根網橋。 在真實設備上不可能存在相同 mac 地址的情 況。比較根網橋原則，先比較優(yōu)先級，越小說明級別越高，如果優(yōu)先級相同就比

12、較mac 地址，越小優(yōu)先級越高.此外，還了解到SW1上faO/23，fa/24為指定端口。SW2上 的faO/23為根端口 .faO/24為替代端口，故端口顯示橙黃色狀態(tài)。 SW1#show spanning-tree VLAN0010 Spanning tree enabled protocol rstp Root ID Priority 32778 Address 0003。 E441 。 ADB6 This bridge is the root Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID P

13、riority 32778 (priority 32768 sys—id—ext 10) Address 0003。 E441 。 ADB6 Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Aging Time 20 Interface Role Sts Cost Prio。 Nbr Type Fa0/1 Desg FWD 19 128。 1 P2p Fa0/23 Desg FWD 19 128。 23 P2p Fa0/24 Desg FWD 19 128.24 P2p SW2#show spanning—tree V

14、LAN0010 Spanning tree enabled protocol rstp Root ID Priority 32778 Address 0003。 E441.ADB6 Cost 19 Port 23(FastEthernet0/23) Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority 32778 (priority 32768 sys—id—ext 10) Address OODO。BC77.8743 Hello Time 2 sec Max Age 20 sec

15、Forward Delay 15 sec Aging Time 2O Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type FaO/1 FaO/23 FaO/24 Desg FWD 19 Root FWD 19 Altn BLK 19 128.1 P2p 128。 23 P2p 128。 24 P2p (4)修改Brigde ID,重新選SW2為根網橋 SW2(config) #spanning—tree vlan 10， 20 priority 4096 SW2＃show spanning-tree VLANOO1O Spanning tr

16、ee enabled protocol rstp Root ID Priority 41O6 Address OODO.BC77。 8743 This bridge is the root Hello Time 2 sec Max Age 2O sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority 41O6 (priority 4O96 sys—id—ext 1O) Address OODO。 BC77。 8743 Hello Time 2 sec Max Age 2O sec Forward Delay 15 sec Aging T

17、ime 2O Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type FaO/1 Desg FWD 19 128。 1 P2p FaO/23 Desg FWD 19 128.23 P2p FaO/24 Desg FWD 19 128.24 P2p SW1＃show spanning—tree VLANOO1O Spanning tree enabled protocol rstp Root ID Priority 41O6 Address OODO。 BC77。 8743 Cost 19 Port 23(FastEthernetO

18、/23) Hello Time 2 sec Max Age 2O sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority 32778 (priority 32768 sys—id—ext 1O) Address 0003。E441。ADB6 Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Aging Time 20 Interface Role Sts Cost Prio。 Nbr Type Fa0/1 Desg FWD 19 128 。 1 P2p Fa0/23 Root FWD

19、19 128.23 P2p Fa0/24 Altn BLK 19 128 。 24 P2p 修改后發(fā)現SW1的faO/24端口變成替代端口。為什么呢？ 這是因為交換機在選舉根端口時會首先考慮根路徑成本，這里都是1 9，再比較發(fā)送網 橋 id 大小，這里是同一個根網橋.最后比較發(fā)送端口 id 大小，23 比 24 小，所以 23 端口成 為根端口。而24端口因為非根非指定端口就只能阻塞block。（這里指定端口被根網橋的 發(fā)送端口占了,因為它的開銷最小.） 附注：在學習 STP 時,根端口、指定端口、轉發(fā)端口的指定規(guī)則： ? 根網橋的所有端口都是指定的 ? 非根網橋到根網橋開銷最小的端口是根端口 ? 與其他網橋的根端口相連的端口都是指定的 ? 根據以上規(guī)則就確定了根端口和指定端口后，既不是根端口又不是指定端口的就成為阻塞端口 ? 至于根端口和指定端口的區(qū)分,是這樣的： 根端口：先比較cost，如果相等，則比較端口標識符ID，低則優(yōu)。 指定端口：先比較cost，如果相等，則比較橋ID。橋ID由priority和MAC組成，低則優(yōu)。