局域网中的冗余链路

1、局域网中的冗余链路 目的:1. 理解局域网的冗余拓扑2. 理解交换环路带来的问题3. 理解生成树协议4. 理解快速生成树协议5. 掌握 STP 与 RSTP 的配置6. 理解端口聚合的概念7. 掌握端口聚合的配置重点、难点:1. 掌握 STP 与 RSTP 的配置2. 端口聚合的配置方法:讲授、案例教学法器材、设备:交换机、计算机、网线等步 骤、内 容一、交换网络内的冗余拓扑(一目的减少单点故障,增加网络可靠性(二问题产生交换环路,会导致:广播风暴、多帧复制、 MAC 地址表抖动1. 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2.

2、 多帧复制单播的数据帧被多次复制传送到目的站点步 骤、内 容 SW1SW2 F0/2F0/2 F0/1文件服务 器 SW1SW2F0/2F0/1广播主机 A主机 BSW1F0/2F0/1F0/1单播主机 A3.MAC 地址表抖动 二、生成树协议(一生成树协议概述 1.IEEE 802.1d STP(生成树协议, Spanning-Tree Protocol协议: (1使冗余端口置于“阻塞状态” ;(2网络中的计算机在通信时,只有一条链路生效;(3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 。步 骤、内 容(二生成树协议的 BPDU1. 交换机或者网桥之间

3、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 (1每 2秒发送一次的二层报文(2组播发送,组播地址为:01-80-C2-00-00-00 2.BPDU 的传播SW1SW2F0/2F0/1F0/1单播主机 A主机 BF0/1:主机 A F0/2:主机 A?F0/1:主机 BF0/2:主机 B ?SW1SW2SW3F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2(1 STP 刚启动时,每台交换机都认为自己是根网桥,向外泛洪 BPDU(2当交换机的一个端口收到高优先级的 BPDU (更小的 Root BID 或

4、者更小的 Root 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 (3如果收到比自己低优先级的 BPDU ,交换机就丢弃该信息 3.BPDU 传播的最终结果:(1网络中选择了一个交换机为根网桥(Root Bridge (2每个交换机都计算到根网桥(Root Bridge的最短路径 (3 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(4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 (5短路径中指定交换机和 LAN 相连的端口称为指定端口(D

5、esignated port (6根端口(Roor port和指定端口(Designated port进入转发 Forwarding 状态 (7其他的冗余端口就处于阻塞状态(Blocking (三 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 (四根网桥和根端口选举 1. 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步 骤、内 容 (1网桥优先级取值范围:0到 65535;默认值:32768(0x8000 (2首先判断网桥优先级,优先级最低的网桥将成为根网桥(3如果网桥优先级相同,则比较网桥 MAC 地址,具有

6、最低 MAC 地址的交换机或 网桥将成为根网桥 2. 端口 ID参与选举根端口 (1端口优先级是从 0到 255的数字,默认值是 128(0x80 (2端口优先级越小,则优先级越高(3如果端口优先级相同,则编号越小,优先级越高 (五 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。 1. 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 BPDU步 骤、内 容2. 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

7、 发送端口 ID 最小SW1:32768.00-d0-f8-00-11-11SW2:SW3:32768.00-d0-f8-00-33-33F0/2F0/2F0/1F0/1F0/1F0/2100M100M100MRoot BridgeSW1:32768.00-d0-f8-00-11-11100MRoot Bridge3. 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:根路径成本最小所在交换机的网桥 ID 最小 端口 ID 最小步 骤、内 容4. 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 5.STP 的端口状态 阻塞状态

8、(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根路径成 SW1:32768.00-d0-f8-00-11-11SW2:4096.00-d0-f8-00-22-22SW3:32768.00-d0-f8-00-33-33Root Bridge本:0SW1:32768.00-d0-f8-00-11-11SW2:4096.00-d0-f8-00-22-22SW3:32768.00-d0-f8-00-33-33Root Bridge 学习状态(L

9、earning 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(六生成树拓扑变更 步 骤、内 容 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 三、快速生成树协议 (一概述1.RSTP (Rapid Spanning Tree Prot

10、ocol :对 STP 的补充,在物理拓扑变化或配置参数发生变化时,能够显著地减少网络拓扑的重新收敛时间2. 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 3.3种端口状态 丢弃(discarding 、学习(learning 和转发(forwarding 拓扑改变通知消息 拓扑改变应答消息 拓扑改变消息13255664ROOTRoot BridgeDPDPRP APDPBP 4. 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

11、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5.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步 骤、内 容6.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 Port 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

12、何延时 (二 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 四、 STP 与 RSTP 的配置(一 Spanning Tree的缺省配置 步 骤、内 容1. 恢复缺省配置Switch(config# spanning-tree reset2. 打开、关闭 STPSwitch(config# spanning-tree Switch(config# no spanning-tree注意:锐捷交换机默认关闭 spanning tree 3. 修改生成树协议的类型Sw

13、itch(config#spanning-tree mode mstp |stp|rstp注意:默认为 MSTP 4. 配置交换机的优先级Switch(config#spanning-tree priority <0-61440>注意:网桥优先级配置只能为4096的倍数5. 配置端口的优先级Switch(config-if#spanning-tree port-priority <0-240>注意:端口优先级配置只能为 16的倍数6. 配置端口的路径成本Switch(config-if#spanning-tree cost cost7. 配置端口路径成本的默认计算方法S

14、witch(config#spanning-tree path-cost method long|short注意:默认值为长整型(long 8. 配置 Hello Time、 Forward-delay Time和 Max-age TimeSwitch(config#spanning-tree hello-time|forward-time|max-age seconds9. 配置链路类型Switch(config-if#spanning-tree link-type point-to-poin|shared10. 查看生成树的配置Switch#show spanning-treeSwitch

15、#show spanning-tree interface interface-id(三配置实例步 骤、内 容 SW1:S3760(config#hostname SW1 SW1(config#spanning-treeSW1(config#spanning-tree mode rstp SW1(config#spanning-tree priority 4096 SW2:S3760(config#hostname SW2 SW2(config#spanning-treeSW1:32768.00-d0-f8-b4-e5-4bF0/2F0/2F0/1F0/1SW2:32768.00-d0-f8-

16、06-1c-91SW4:32768.00-d0-f8-21-a5-4232768.00-d0-f8-82-f4-a1§ § Ø SW3： Ø Ø Ø SW4： Ø Ø Ø Ø SW2(config#spanning-tree mode rstp S3750(config#hostname SW3 SW3(config#spanning-tree SW3(config#spanning-tree mode rstp S3750(config#hostname SW4 SW4(config#span

17、ning-tree SW4(config#spanning-tree mode rstp SW4(config#spanning-tree priority 24576 步 骤、内 SW1: 容 SW2: 32768.00-d0-f8-06-1c-91 4096.00-d0-f8-b4-e5-4b Root Bridge F0/4 F0/2 F0/1 F0/3 F0/1 F0/3 F0/4 F0/2 SW4: 24576.00-d0-f8-21-a5-42 § 查看生成树的配置 SW1#show spanning-tree StpVersion : RSTP SysStpStatus

18、 : ENABLED MaxAge : 20 HelloTime : 2 ForwardDelay : 15 BridgeMaxAge : 20 BridgeHelloTime : 2 BridgeForwardDelay : 15 MaxHops: 20 TxHoldCount : 3 PathCostMethod : Long BPDUGuard : Disabled SW3: 32768.00-d0-f8-82-f4-a1 BPDUFilter : Disabled BridgeAddr : 00d0.f8b4.e54b Priority: 4096 TimeSinceTopologyC

19、hange : 0d:0h:2m:42s TopologyChanges : 7 DesignatedRoot : 1000.00d0.f8b4.e54b RootCost : 0 RootPort : 0 五、以太网端口聚合 步 骤、内 容 （一）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 Ø 标准为 IEEE 802.3ad Ø 可扩展链路带宽 Ø 实现成员端口上的流量平衡 Ø 自动链路冗余备份 （二）端口聚合的流量平衡 § 流量平衡：把流量平均地分

20、配到 AP 的成员链路中去 Ø 可以根据源 MAC 地址、目的 MAC 地址或源 IP 地址/目的 IP 地址 Ø 应根据不同的网络环境设置合适的流量分配方式 1000M Aggregate Link 1000M 1000M 10/100M 10/100M （三）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 VLAN § AP 成员端口使用的传输介质应相同 步 骤、内 容 § 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

21、口只能加入三层 AP § AP 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 （四）配置端口聚合 1.创建 AP Ø Swtich(config#interface aggregateport n （n 为 AP 号） 2.将端口加入 AP Ø Switch(config#interface range port-range Ø Switch(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 3.将端口从 AP 中删除 Ø Switch(config-if# no port-group 4.将 AP 设置为三层接口 Ø Switch(config#interface aggregateport aggregate-port-number Ø