Cisco 快速生成樹協(xié)議RSTP 協(xié)議原理及配置

實(shí)驗(yàn)8 Cisco快速生成樹協(xié)議RSTP協(xié)議原理及配置 一、相關(guān)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(wǎng)絡(luò)中，創(chuàng)建一個以某臺交換機(jī)的某個 端口為根的生成樹，避免環(huán)路。二是在以太網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時，通過生成樹協(xié)議達(dá)到收斂保護(hù)的目的。 2、 根網(wǎng)橋的選擇流程： (1) 第一次啟動交換機(jī)時，自己假定是根網(wǎng)橋，發(fā)出BPDU報文宣告。 (2) 每個交換機(jī)分析報文，根據(jù)網(wǎng)橋ID選擇根網(wǎng)橋，網(wǎng)橋ID小的將成為根網(wǎng)橋(先比較網(wǎng)橋優(yōu)先級，如 果相等，再比較MAC地址)。 (3) 經(jīng)過一段時間，生成樹收斂，所有交換機(jī)都同意某網(wǎng)橋是根網(wǎng)橋。 (4) 若有網(wǎng)橋ID值更小的交換機(jī)加入，它首先通告自己為根網(wǎng)橋?其它交換機(jī)比較后，將它當(dāng)作新的根網(wǎng)橋 而記錄下來. 3、 RSTP協(xié)議原理 STP并不是已經(jīng)淘汰不用，實(shí)際上不少廠家目前還僅支持STP。STP的最大缺點(diǎn)就是他的收斂時間太長， 對于現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)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(xué)習(xí)(Learning)，阻斷(Blocking)和轉(zhuǎn)發(fā) (Forwarding)，其端口狀態(tài)表現(xiàn)為在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲卸丝跔顟B(tài)混合(阻斷或轉(zhuǎn)發(fā))，在拓?fù)渲械慕巧?根端口、 指定端口等等)。在操作上看，阻斷狀態(tài)和監(jiān)聽狀態(tài)沒有區(qū)別，都是丟棄數(shù)據(jù)幀而且不學(xué)習(xí)MAC地址，在 轉(zhuǎn)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(diǎn)和STP —樣. 請注意圖8—16上方的交換機(jī)，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STP —樣,每個以太網(wǎng)網(wǎng)段段內(nèi)必須有一個指定端口?假設(shè)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(wǎng)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(wǎng)橋的更好BPDU，那么這個端口成為備份端。當(dāng)兩個端口被一個點(diǎn)到點(diǎn)鏈路 的一個環(huán)路連在一起時，或者當(dāng)一個交換機(jī)有兩個或多個到共享局域網(wǎng)段的連接時，一個備份端口才能存 在。如圖8-19所示，SW-1的P1和P2 口同時接入到以太網(wǎng)的同一網(wǎng)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(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中不擔(dān)當(dāng)任何角色. 4 RSTP配置命令介紹 PVST是Cisco私有的，為每個VLAN構(gòu)造一棵生成樹 (1)啟用生成樹 Switch (config)#spanning-tree vian vlan-list (2)設(shè)置根網(wǎng)橋 Switch (config )# spanning—tree via n vlan-list root primary I sec on dary ( 3)修改網(wǎng)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(dāng)接入層或匯聚層的交換機(jī)主用的上行鏈路斷開的時候被阻塞的 端口迅速裝換到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，不需要經(jīng)過偵聽和學(xué)習(xí)狀態(tài)，配置了上行速鏈路后交換機(jī)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(jīng)過偵聽和學(xué)習(xí)狀態(tài),直接進(jìn)入到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，但是該端口依然會運(yùn)行生 成樹協(xié)議，如果檢測到環(huán)路，也能夠?qū)⑥D(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)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 nnin g-tree (9) 查看某個VLAN的生成樹詳細(xì)信息 Switch#show spanning—tree vian vlan-iddetaii (10) EthernetChannel —以太通道 § 多條線路負(fù)載均衡，帶寬提高 § 容錯，當(dāng)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 ethercha nn el 1 summary 二、實(shí)驗(yàn)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(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生環(huán)路，與VLAN配合可以提供鏈路負(fù)載均衡。生成樹 協(xié)議現(xiàn)已經(jīng)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(jī)使用兩個百兆端口相連，默認(rèn)情況下STP協(xié)議啟用的。通過兩 臺交換機(jī)之間傳送BPDU協(xié)議數(shù)據(jù)單元，選出根交換機(jī)、根端口等，以便確定端口的轉(zhuǎn)發(fā) 狀態(tài)。上圖中標(biāo)記為黃色的端口處于block狀態(tài)。 (1) SW1 配置 stp 設(shè)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 FastEthernet0/2 switchport access vlan 20 交換機(jī)默認(rèn)啟動stp-—pvst，更改rstp rapid-pvst spanning—tree mode rapid—pvst spanning—tree vlan 10,20 // stp默認(rèn)情況對vlan 1起作用，不能刪除,當(dāng)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(wǎng)橋 從上圖中得知， SW1 為根網(wǎng)橋。 在真實(shí)設(shè)備上不可能存在相同 mac 地址的情 況。比較根網(wǎng)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 Priority 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 VLAN0010 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 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(wǎng)橋 SW2(config) #spanning—tree vlan 10， 20 priority 4096 SW2＃show spanning-tree VLANOO1O Spanning tree 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 Time 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/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 19 128.23 P2p Fa0/24 Altn BLK 19 128 。 24 P2p 修改后發(fā)現(xiàn)SW1的faO/24端口變成替代端口。為什么呢？ 這是因?yàn)榻粨Q機(jī)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(wǎng) 橋 id 大小，這里是同一個根網(wǎng)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?yàn)榉歉侵付ǘ丝诰椭荒茏枞鸼lock。（這里指定端口被根網(wǎng)橋的 發(fā)送端口占了,因?yàn)樗拈_銷最小.） 附注：在學(xué)習(xí) STP 時,根端口、指定端口、轉(zhuǎn)發(fā)端口的指定規(guī)則： ? 根網(wǎng)橋的所有端口都是指定的 ? 非根網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋開銷最小的端口是根端口 ? 與其他網(wǎng)橋的根端口相連的端口都是指定的 ? 根據(jù)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(biāo)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)。