交换机stp详细配置（思科）.ppt

1、,第三章 交换机STP的配置,交 换 机 STP的配置,主讲:王毅,2,交换机 STP的配置,本 课 目 录,3,重 难 点,4,交换机网络中的冗余链路,使用备份连接，可以提高网络的健全性、稳定性。,5,产生环路,环路问题将会导致：广播风暴、多帧复制及MAC 地址表的不稳定等问题。,6,解决方法,临时关闭网络中冗余的链路,7,3.1交换机STP的配置,STP（生成树协议）是用来避免链路环路产生的广播风暴、并提供链路冗余备份的协议。 对二层以太网来说，两个 LAN 间只能有一条活动着的通路，否则就会产生广播风暴。但是为了加强一个局域网的可靠性，建立冗余链路又是必要的，其中的一些通路必须处于备份状

2、态，如果当网络发生故障，另一条链路失效时，冗余链路就必须被提升为活动状态。手工控制这样的过程显然是一项非常艰苦的工作，STP协议就自动的完成这项工作。,交换机STP的配置,8,3.1交换机STP的配置,STP协议就能避免网络环路形成的工作。它能使一个局域网中的交换机起下面作用： 发现并启动局域网的一个最佳树型拓朴结构。 发现故障并随之进行恢复，自动更新网络拓朴结构，使在任何时候都选择了可能的最佳树型结构。 局域网的拓朴结构是根据管理员设置的一组网桥配置参数自动进行计算的。使用这些参数能够生成最好的一棵拓朴树。只有配置得当，才能得到最佳的方案。,交换机STP的配置,9,3.1交换机STP的配置,

3、生成树协议（Spanning-Tree Protocol,STP） IEEE802.1d标准； STP协议的主要思想就是当网络中存在备份链路时，只允许主链路激活，如果主链路因故障而被断开后，备用链路才会被打开。 生成树协议的发展过程划分成三代 第一代生成树协议：STP/RSTP 第二代生成树协议：PVST/PVST+ 第三代生成树协议：MISTP/MSTP 主要作用：避免回路，冗余备份。,交换机STP的配置,10,3.1交换机STP的配置,根网桥：从网络中所有的网桥中选择一个根网桥作为属性拓扑的树根。 指定网桥：距离根网桥最近的网桥，它负责处理所在网段到根网桥的数据转发。 根端口：在非根网桥中

4、距离根网桥路径开销最小的端口。 指定端口：在一个网段中连接到该网段的网桥端口，它在该段网上向根交换机发送流量并从根交换机上接收流量。 最短路径开销：本网桥到根网桥的最短路径。,交换机STP的配置,11,3.1STP的相关概念,交换机STP的配置,DMA,LLC Header,SMA,L/T,Payload,DMA:目的MAC地址 配置消息的目的地址是一个 固定的桥的组播地址 （0 x0180c2000000） SMA:源MAC地址 即发送该配置消息的桥MAC地址 L/T:帧长 LLC Header:配置消息固定的链路头 Payload:BPDU数据,12,3.1交换机STP的配置,配置消息也被

5、称作桥协议数据单元（BPDU），每个 BPDU 由以下这些要素组成： Root Bridge ID（本网桥所认为的根桥ID）。 Root Path cost（本网桥的根路径花费）。 Bridge ID（本网桥的桥ID）。 Message age（报文已存活的时间）。 Port ID（发送该报文端口的ID）。 Forward-Delay Time、Hello Time、Max-Age Time三个协议规定的时间参数。 其他一些诸如表示发现网络拓朴变化、本端口状态的标志位。,交换机STP的配置,13,3.1交换机STP的配置,当网桥的一个端口收到高优先级的 BPDU（更小的bridge ID，更小

6、的root path cost，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，网桥就丢弃该信息。 这样的机制就使高优先级的信息在整个网络中传播开，BPDU 的交流就有了下面的结果： 网络中选择了一个网桥为根桥。 除根桥外的每个网桥都有一个根口，即提供最短路径到 Root Bridge 的端口。,交换机STP的配置,14,3.1交换机STP的配置,每个网桥都计算出了到根桥的最短路径。 每个 LAN 都有了指派网桥（Designated Bridge） ，位于该 LAN与根桥之间的最短路径中。指派网桥和 LAN相连的端口称为指派端口（Designat

7、ed port） 。 根口（Root port）和指派端口（Designated port）进入 Forwarding 状态。 其他不在生成树中的端口就处于 Discarding 状态。,交换机STP的配置,15,3.1交换机STP的配置,基本思想：在网桥之间传递特殊的消息（配置消息），包含足够的信息做以下工作： 从网络中的所有网桥中，选出一个作为根网桥（Root）。 计算本网桥到根网桥的最短路径。 对每个LAN，选出离根桥最近的那个网桥作为指定网桥，负责所在LAN上的数据转发。 网桥选择一个根端口，该端口给出的路径是此网桥到根桥的最佳路径。 选择除根端口之外的包含于生成树上的端口（指定端口）

8、。,交换机STP的配置,16,3.1配置消息的处理,将各个端口收到的配置消息和自己的配置消息做比较，得出优先级最高的配置消息更新本身的配置消息，主要工作有： 选择根网桥RootID：最优配置消息的RootID 计算到根桥的最短路径开销RootPathCost：如果自己是根桥，则最短路径开销为0，否则为它所收到的最优配置消息的RootPathCost与收到该配置消息的端口开销之和 选择根端口RootPort：如果自己是根桥，则根端口为0，否则根端口为收到最优配置消息的那个端口 选择指定端口：包括在生成树上处于转发状态的其他端口 从指定端口发送新的配置消息,交换机STP的配置,17,3.1端口的几

9、种状态,交换机STP的配置,端口能力,不收发任何报文。,Disabled（禁止）,Blocking（阻塞）,Listening（侦听）,Learning（学习）,端口状态,Forwarding（转发）,不接收或转发数据,接收但不发送BPDUs,不进行地址学习,不接收或转发数据,接收并发送BPDUs,不进行地址学习。,不接收或转发数据,接收并发送BPDUs,开始地址学习。,接收并转发数据,接收并发送BPDUs,进行地址学习。,18,站点的相对位置发生变化,LAN A,LAN B,LAN C,LAN E,LAN D,ROOT,B1,B2,B3,B4,19,拓扑改变消息的传播,ROOT,拓扑改变通知

10、消息,拓扑改变应答消息,拓扑改变消息,1,3,2,4,4,5,5,20,生成树协议的不足,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 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，这样用户就会无法忍受。,21,快速生成树协议,快速生成树协议是从生成树协议发展而来，实现的基本思想一致； 快速生成树具备生成树的所有功能； 快速生成树改进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。,22,快速生成树的改进一,在新拓扑结构中的根端口可以立刻进入转发状态，如果旧的根

11、端口已经进入阻塞状态，而且新根端口连接的对端交换机的指定端口处于Forwarding状态。,TO ROOT,23,快速生成树的改进二,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。,LAN B,LAN A,F,指定端口,根端口,握手请求,握手响应,1,2,3,4,24,注意！,两点注意: 握手必须在点对点链路的条件下进行 一次握手之后，响应握手的网桥的非边缘指定端口将变为blocking状态，则需要继续向自己的邻接网桥发起握手,LAN A,LAN B,LAN C,LAN A,F,指定端口,指定端口,指定端口,F,F,非点到点链路,握手的扩散,25,快速生成树的改进三,网络边缘的端

12、口，即直接与终端相连，而不是和其它网桥相连的端口可以直接进入转发状态，不需要任何延时。,LAN B,LAN C,LAN A,根端口,边缘端口,LAN D,F,TO ROOT,阻塞端口,26,快速生成树的性能,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；最坏的情况下，握手从网络的一边开始，扩散到网络的另一边缘的网桥，网络连通性才能恢复。比如当网络直径为7的时候，要经过6次握手。 第三种改进的效果：边缘端口的状态变化不影响网络连通性，也不会造成回路，所以进入转发状态无需延时。,27

13、,生成树和快速生成树有何区别,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：快速生成树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。,28,配置生成树功能,生成树在交换机缺省是关闭的，如果组网中可能存在路径回环，则要通过命令开启生成树功能： Quidway stp enable 如果确定某个端口连接的部分不存在回路，则可以通过命令关闭该端口的生成树功能： Quidway-Ethernet0/1 stp disable 也可以根据需要关闭交换机的生成树功能,或者开启某个端口的生成树功能。

14、,29,生成树的可配参数,生成树可配置参数包括: 网桥的优先级（BridgePriority） 端口的优先级（PortPriority） 端口对应链路的路径开销（PortPathCost） 三个重要的定时器参数（HelloTime/Max Age/ForwardDelay） 整个交换网络的直径（BridgeDiameter）,30,可配参数的缺省值,参数名称,缺省值,值域,配置视图,BridgePriority,32768,系统视图,PortPriority,128,01024（步长：16）,PortPathCost,20,000,Max Age,20s,640,Hello Time,2s,1

15、10,Forward Delay,15s,430,Bridge Diameter,7,061440（步长：4096）,端口视图,端口视图,系统视图,系统视图,系统视图,系统视图,1200,000,31,通过配置选取合适的根桥,网桥ID由两部分组成: BridgePriority+BridgeMacAddress 如果网络中的所有交换机都在缺省配置下，根据配置消息比较原则，MAC地址最小的交换机被选为根桥，但是该交换机未必是理想的根桥，可以通过命令配置Bridge Priority将合适的交换机推举为根桥 Quidway stp priority bridge-priority,32,配置端口开

16、销,从本网桥到根桥的路径上所有经过端口的端口开销之和为根路径开销，可以通过命令来改变端口开销的值 Quidway-Ethernet0/1 stp cost cost,链路速率,推荐值,推荐取值范围,值域,=110kb/s,1Mb/s,10Mb/s,100Mb/s,1Gb/s,10Gb/s,100Gb/s,1Tb/s,10Tb/s,200,000,000,20,000,000,2,000,000,200,000,20,000,2,000,200,20,2,20,000,000200,000,000,2,000,000200,000,000,200,00020,000,000,20,0002,00

17、0,000,2,000200,000,20020,000,202000,2200,120,1200,000,000,1200,000,000,1200,000,000,1200,000,000,1200,000,000,1200,000,000,1200,000,000,1200,000,000,1200,000,000,33,配置端口的优先级,根据配置消息比较原则，有时候会比较端口ID 端口ID由两部分组成: PortPriority+PortIndex，其中端口优先级部分是可配置的命令格式为 Quidway-Ethernet0/1 stp port priority port-priori

18、ty,LAN,平行链路,多个端口连接到一个网段,34,配置端口的Hello Time,hello time的配置需要注意： 较长的hello time可以降低生成树计算的消耗；较短的hello time可以在丢包率较高的时候，增强生成树的健壮性。 但是，过长的hellotime会导致链路故障的错误判断；过短的hellotime或导致频繁发送配置消息，增大CPU和网络负担。 命令格式为： Quidway stp timer hello centiseconds,35,配置端口的Max Age,max age的配置需要注意： 过长的Max Age会导致链路故障不能被及时发现； 过短的Max Age可能会在网络拥塞的时候使交换机误认为链路故障，造成频繁的生成树重新计算。 命令格式为： Quid