管理交换网络中的冗余链路

第8课管理交换网络中的冗余链路

——生成树协议和端口汇聚

浙江工业职业技术学院第一页，共四十五页。本章内容交换网络中的冗余链路生成树协议STP快速生成树协议RSTP配置STP、RSTP以太网链路聚合第二页，共四十五页。网络中存在的单点故障故障网络中的单点故障可导致网络的无法访问第三页，共四十五页。交换网络中的冗余链路故障在网络中提供冗余链路解决单点故障问题第四页，共四十五页。冗余链路出现的问题--环路发送一个广播帧广播风暴冗余链路会造成网络环路,当交换网络中出现环路会产生广播风暴、多帧复制和MAC地址表不稳定等现象。严重影响网络正常运行。第五页，共四十五页。环路问题的解决主要链路正常时，断开备份链路主要链路出故障时,自动启用备份链路第六页，共四十五页。课程议题交换网络中的冗余链路生成树协议STP快速生成树协议RSTP配置STP、RSTP以太网链路聚合第七页，共四十五页。生成树协议生成树协议（spanning-treeprotocol）由IEEE802.1d标准定义生成树协议实现了在交换网络中通过SPA（生成树算法）生成一个没有环路的网络，当主要链路出现故障时，能够自动切换到备份链路，保证网络的正常通信。生成树协议的作用是为了提供冗余链路，解决网络环路问题第八页，共四十五页。BPDU(网桥协议数据单元）ForwardDelayHelloTimeMaximumTimeMessageAgePortIDBridgeIDCostofPathRootIDFlagsMessageTypeVersionProtocolID

RootID:由2字节优先级和6字节MAC组成。CostofPath：路径开销是从Switch到RootBridge的方向叠加的。MaximumTime:当一段时间未收到任何BPDU，生存期达到MaxAge时，网桥则认为该端口连接的链路发生故障。默认20秒。HelloTime:发送BPDU的周期。默认2秒。PortID:端口信息由1字节端口优先级和1字节端口ID组成。ForwardDelay：BPDU全网传输延迟。默认15秒第九页，共四十五页。生成树工作机制1.网络中选择了一个交换机为根交换机（RootBridge）；2.每个交换机都计算出了到根交换机（RootBridge）的最短路径；3.所有非根交换机都有一个根口（RootPort），即提供最短路径到根交换机（RootBridge）的端口；4.每个LAN都有了指定交换机（DesignatedBridge），位于该LAN与根交换机之间的最短路径中。指定交换机和LAN相连的端口称为指定端口（Designatedport）；6.其他的冗余端口就处于阻塞状态（Blocking或Discarding）。5.根口（Rootport）和指定端口（Designatedport）进入转发Forwarding状态；第十页，共四十五页。生成树协议的工作过程switchAswitchCswitchB1、选举根交换机（RootBridge）BPDUBPDUBPDUA为根交换机2、所有非根交换机选择一条到达根交换机的最短路径此为最短路径此为最短路径3、所有非根交换机产生一个根端口根端口4、每个LAN确定指定端口指定端口5、将所有根端口和指定端口设为转发状态6、将其他端口设为阻塞状态第十一页，共四十五页。根交换机的选择BridgeID最小的交换机为根交换机；BridgeID：每个交换机唯一的桥ID，由交换机优先级和Mac地址组合而成；交换机优先级和Mac地址越小则BridgeID就越小。第十二页，共四十五页。最短路径的选择1、比较本交换机到达根交换机路径的开销，选择开销最小的路径。带宽IEEE802.1dIEEE802.1t-------------------------------------10Mbps1002000000100Mbps192000001000Mbps420000第十三页，共四十五页。最短路径的选择假设SwA为根交换机10019路径开销为19SwBSwASwCSwDSwE1001938100第十四页，共四十五页。最短路径的选择2、如果路径开销相同，则比较发送BPDU交换机的BridgeIDMac:00d0f80000f1SwCSwBSwDSwAMac:00d0f80000d1Mac:00d0f80000f2第十五页，共四十五页。最短路径的选择3、如果发送者BridgeID相同，即同一台交换，则比较发送者交换机的portIDMac:00d0f80000f1SwCSwBSwDSwAMac:00d0f80000d1f0/1f0/2PortID:端口信息由1字节端口优先级和1字节端口ID组成第十六页，共四十五页。最短路径的选择4、如果发送者PortID相同，则比较接收者的portID7Mac:00d0f80000f1612SwCSwBSwDSwAHUBMac:00d0f80000d18第十七页，共四十五页。生成树协议端口的状态BlockListeninglearningForwarding20秒最大生存时间15秒转发延时15秒转发延时生成树经过一段时间（默认值是50秒左右）稳定之后，所有端口要么进入转发状态，要么进入阻塞状态。第十八页，共四十五页。课程议题交换网络中的冗余链路生成树协议STP快速生成树协议RSTP配置STP、RSTP以太网链路聚合第十九页，共四十五页。快速生成树协议RSTP(RapidSpannningTreeProtocol)IEEE802.1wRSTP协议在STP协议基础上做了三点重要改进，使得收敛速度快得多（最快1秒以内）。IEEE802.1w—快速生成树协议第二十页，共四十五页。第一点改进：为根端口和指定端口设置了快速切换用的替换端口（AlternatePort）和备份端口（BackupPort）两种角色，当根端口/指定端口失效的情况下，替换端口/备份端口就会无时延地进入转发状态。第二点改进：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交换机进行一次握手就可以无时延地进入转发状态。第三点改进：直接与终端相连而不是把其他交换机相连的端口定义为边缘端口（EdgePort）。边缘端口可以直接进入转发状态，不需要任何延时。RSTP相对于STP的改进第二十一页，共四十五页。端口角色和端口状态Rootport具有到根交换机的最短路径的端口。Designatedport每个LAN的通过该口连接到根交换机。Alternateport根端口的替换口，一旦根端口失效，该口就立

刻变为根端口。BackupportDesignatedport的备份口，当一个交换机有两个端口都连接在一个LAN上，那么高优先级的端口为Designatedport，低优先级的端口为Backupport。Undesignatedport当前不处于活动状态的口，即OperState为down的端口都被分配了这个角色。第二十二页，共四十五页。拓扑变化机制拓扑改变消息312整个网络拓朴稳定为一个树型结构就大约需要1秒2第二十三页，共四十五页。RSTP协议提供了protocol-migration功能来强制发RSTPBPDURSTP与STP的兼容性第二十四页，共四十五页。802.1s(MSTP)instance：一台交换机的一个或多个vlan的集合MSTregion：有着相同instance配置的交换机组成的域，运行独立的生成树（IST，internalspanning-tree）CST（commonspanningtree）多个MSTregion组合

既避免了环路的产生，也能让相同vlan间的通讯不受影响

MSTP技术VLAN1VLAN1VLAN2VLAN2ABCDMstregion1Mstregion2CST第二十五页，共四十五页。课程议题交换网络中的冗余链路生成树协议STP快速生成树协议RSTP配置STP、RSTP

以太网链路聚合第二十六页，共四十五页。生成树协议的配置开启生成树协议Switch(config)#Spanning-tree如果您要关闭SpanningTree协议，可用nospanning-tree全局配置命令进行设置。第二十七页，共四十五页。生成树协议的配置配置生成树协议的类型Switch(config)#Spanning-treemodestp/rstp/mstp注：锐捷全系列交换机默认使用MSTP协议第二十八页，共四十五页。配置交换机优先级配置交换机优先级Switch(config)#spanning-treepriority<0-61440>(“0”或“4096”的倍数、共16个、缺省32768)如果要恢复到缺省值，可用nospanning-treepriority全局配置命令进行设置第二十九页，共四十五页。配置交换机端口优先级配置端口优先级Switch(config-if)#spanning-treeport-priority<0-240>(“0”或“16”的倍数、共16个、缺省128)如果要恢复到缺省值，可用nospanning-treeport-priority接口配置命令进行设置第三十页，共四十五页。STP、RSTP信息显示Switch#showspanning-tree！显示交换机生成树的状态Switch#showspanning-treeinterfacefa0/1！显示交换机接口的状态第三十一页，共四十五页。SpanningTree的缺省配置：关闭STP，且STPPriority是32768，STPportPriority是128。STPportcost根据端口速率自动判断；HelloTime2秒；Forward-delayTime15秒；Max-ageTime20秒；可通过spanning-treereset命令让spanningtree参数恢复到缺省配置。配置STP、RSTP第三十二页，共四十五页。课程议题交换网络中的冗余链路生成树协议STP快速生成树协议RSTP配置STP、RSTP以太网链路聚合

第三十三页，共四十五页。交换网络问题对于局域网交换机之间以及从交换机到高需求服务的许多网络连接来说，100M甚至1Gbps的带宽是不够的瓶颈100M链路100M/1000M链路第三十四页，共四十五页。链路聚合端口聚合将交换机上的多个端口在物理上连接起来，在逻辑上捆绑在一起，形成一个拥有较大宽带的端口，形成一条干路，可以实现均衡负载，并提供冗余链路。802.3ad标准定义了如何将两个以上的以太网链路组合起来为高带宽网络连接实现负载共享、负载平衡以及提供更好的弹性.第三十五页，共四十五页。链路聚合第三十六页，共四十五页。802.3ad的主要优点1、链路聚合技术（也称端口聚合（AP））帮助用户减少带宽瓶颈的压力。2、链路聚合标准在点到点链路上提供了固有的、自动的冗余性。第三十七页，共四十五页。流量平衡Aggregateport(AP)根据报文的源MAC地址、目的MAC地址或IP地址进行流量平衡，即把流量平均地分配到AP的成员链路中去。第三十八页，共四十五页。配置aggregateport的注意事项1.组端口的速度必须一致；2.组端口必须属于同一个VLAN；3.组端口使用的传输介质相同；4.组端口必须属于同一层次，并与AP也要在同一层次。第三十九页，共四十五页。配置aggregateport将该接口加入一个AP(如果这个AP不存在，则同时创建这个AP)。Switch#configureterminalSwitch(config)#interfaceinterface-id

Switch(config-if-range)#port-groupport-group-number第四十页，共四十五页。配置三层aggregateSwitch(config)#interfaceaggregate-portport-number

Switch(config-if)#noswitchportSwitch(config-if)#ipaddress192.168.1.1255.255.255.0第四十一页，共四十五页。配置AP的流量平衡算法