Cisco 快速生成樹(shù)協(xié)議RSTP 協(xié)議原理及配置

試驗(yàn)8 Cisco 快速生成樹(shù)協(xié)議RSTP 協(xié)議原理及配置 一、相關(guān)學(xué)問(wèn)介紹 1、生成樹(shù)協(xié)議的主要功能有兩個(gè)：一是在利用生成樹(shù)算法、在以太網(wǎng)絡(luò)中，創(chuàng)建一個(gè)以某臺(tái)交換機(jī)的某個(gè)端口為根的生成樹(shù)，避開(kāi)環(huán)路。二是在以太網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生改變時(shí)，通過(guò)生成樹(shù)協(xié)議達(dá)到收斂愛(ài)護(hù)的目的。 2、根網(wǎng)橋的選擇流程： （1）第一次啟動(dòng)交換機(jī)時(shí)，自己假定是根網(wǎng)橋，發(fā)出BPDU報(bào)文宣告。 （2）每個(gè)交換機(jī)分析報(bào)文，依據(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(jí)，假如相等，再比較MAC地址）。 （3）經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，生成樹(shù)收斂，全部交換機(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(lái)。 3、RSTP 協(xié)議原理 STP并不是已經(jīng)淘汰不用，事實(shí)上不少?gòu)S家目前還僅支持STP。STP的最大缺點(diǎn)就是他的收斂時(shí)間太長(zhǎng)，對(duì)于現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)要求靠牢靠性來(lái)說(shuō)，這是不允許的，快速生成樹(shù)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(tīng)（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ǜ丝?、指定端口等等）。在操作上看，阻斷狀態(tài)和 監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)沒(méi)有區(qū)分，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(wú)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(gè)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(shù)算法（STA）運(yùn)用BPDU來(lái)確定端口的角色，端口類型也是通過(guò)比較端口中保存的BPDUB來(lái)確定哪個(gè)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(kāi)銷最小的端口，這點(diǎn)和STP一樣。請(qǐng)留意圖8-16上方的交換機(jī)，根橋沒(méi)有根端口。依據(jù)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一樣，每個(gè)以太網(wǎng)網(wǎng)段段內(nèi)必需有一個(gè)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(jí)高，那么P1為指定端口，如圖8-17所示。     圖8-16  RSTP根端口   圖8-17  指定端口的選擇 3）替換端口 假如一個(gè)端口收到另外一個(gè)網(wǎng)橋的更好的 BPDU，但不是最好的，那么這個(gè)端口成為替換端口，如圖8-18所示。對(duì)于SW-2來(lái)說(shuō)，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 假如一個(gè)端口收到同一個(gè)網(wǎng)橋的更好 BPDU，那么這個(gè)端口成為備份端。當(dāng)兩個(gè)端口被一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)鏈路的一個(gè)環(huán)路連在一起時(shí)，或者當(dāng)一個(gè)交換機(jī)有兩個(gè)或多個(gè)到共享局域網(wǎng)段的連接時(shí)，一個(gè)備份端口才能存在。如圖8-19所示，SW-1的P1和P2口同時(shí)接入到以太網(wǎng)的同一網(wǎng)段，P1為指定端口，P2 優(yōu)先級(jí)低，則P2端口為備份端口。   圖8-18  替換端口的選擇   圖8-19  備份端口的選擇 5）禁用端口 在快速生成樹(shù)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配置吩咐介紹  PVST是Cisco私有的，為每個(gè)VLAN構(gòu)造一棵生成樹(shù) （1） 啟用生成樹(shù) Switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list （2）設(shè)置根網(wǎng)橋 Switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list root primary | secondary（ 3） 修改網(wǎng)橋的優(yōu)先級(jí) Switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list priority Bridge-priority （4） 修改端口成本 Switch(config-if)#spanning-tree vlan vlan-list cost cost （5） 修改端口優(yōu)先級(jí) Switch(config-if)#spanning-tree vlan 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(kāi)的時(shí)候，被堵塞的端口快速裝換到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，不須要經(jīng)過(guò)偵聽(tīng)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(jí)變?yōu)?9152，成本增加3000 Switch(config)#spanning-tree uplinkfast （7） 配置端口速鏈路 配置速端口的作用：不經(jīng)過(guò)偵聽(tīng)和學(xué)習(xí)狀態(tài)，干脆進(jìn)入到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，但是該端口依舊會(huì)運(yùn)行生成樹(shù)協(xié)議，假如檢測(cè)到環(huán)路，也能夠?qū)⑥D(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為堵塞狀態(tài)，配置在連接終端的接口上。 Switch(config-if)#spanning-tree portfast （8）查看生成樹(shù)的配置 Switch#show spanning-tree （9）  查看某個(gè)VLAN的生成樹(shù)具體信息 Switch#show spanning-tree vlan vlan-id detail （10） EthernetChannel－以太通道 §         多條線路負(fù)載均衡，帶寬提高 §         容錯(cuò)，當(dāng)一條線路失效時(shí)，其他線路通信，不會(huì)丟包  配置接口為以太通道模式 Switch(config)# interface range fastEthernet 0/1 – 2 Switch(config-if-range)#channel-group 1 mode on （11） 查看以太通道的配置 Switch# show etherchannel 1 summary 二、試驗(yàn)配置步驟 　 STP的全稱是spanning-tree protocol,STP協(xié)議，它是一個(gè)二層的鏈路管理協(xié)議，它在供應(yīng)鏈路冗余的同時(shí)防止網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生環(huán)路，與VLAN協(xié)作可以供應(yīng)鏈路負(fù)載均衡。生成樹(shù)協(xié)議現(xiàn)已經(jīng)發(fā)展為多生成樹(shù)協(xié)議和快速生成樹(shù)協(xié)議(RSTP,Rapid Spanning Tree Protocol,IEEE802.1W)。 兩臺(tái)Cisco 2960交換機(jī)運(yùn)用兩個(gè)百兆端口相連，默認(rèn)狀況下STP協(xié)議啟用的。通過(guò)兩臺(tái)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(dòng)stp——pvst ，更改rstp——rapid-pvst spanning-tree mode rapid-pvst spanning-tree vlan 10,20   // stp默認(rèn)狀況對(duì)vlan 1起作用，不能刪除，當(dāng)新建vlan后，對(duì)新建vlan同樣起作用。因此，此吩咐可以忽視。 （2）SW2配置stp 配置吩咐和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)備上不行能存在相同mac地址的狀況。比較根網(wǎng)橋原則，先比較優(yōu)先級(jí)，越小說(shuō)明級(jí)別越高，假如優(yōu)先級(jí)相同就比較mac地址，越小優(yōu)先級(jí)越高。此外，還了解到SW1上fa0/23 ，fa/24為指定端口。SW2上的fa0/23為根端口。fa0/24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     00D0.BC77.8743 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 （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 VLAN0010 Spanning tree enabled protocol rstp Root ID    Priority    4106 Address     00D0.BC77.8743 This bridge is the root Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec Bridge ID  Priority    4106  (priority 4096 sys-id-ext 10) Address     00D0.BC77.8743 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 SW1#show spanning-tree VLAN0010 Spanning tree enabled protocol rstp Root ID    Priority    4106 Address     00D0.BC77.8743 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     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)覺(jué)SW1的 fa0/24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(shí)會(huì)首先考慮根路徑成本，這里都是19，再比較發(fā)送網(wǎng)橋id大小，這里是同一個(gè)根網(wǎng)橋。最終比較發(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丝诰椭荒芏氯鸼lock。（這里指定端口被根網(wǎng)橋的發(fā)送端口占了，因?yàn)樗拈_(kāi)銷最小。） 附注：在學(xué)習(xí)STP時(shí)，根端口、指定端口、轉(zhuǎn)發(fā)端口的指定規(guī)則： l 根網(wǎng)橋的全部端口都是指定的 l 非根網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋開(kāi)銷最小的端口是根端口 l 與其他網(wǎng)橋的根端口相連的端口都是指定的 l 依據(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堵塞端口 l 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，假如相等，則比較端口標(biāo)識(shí)符ID，低則優(yōu)。 指定端口：先比較cost，假如相等，則比較橋ID。橋ID由priority和MAC組成，低則優(yōu)。