HCIA路由交换技术实战（微课版） 课件 项目19STP

项目19STP冗余性与STP1、STP的由来为了解决冗余链路引起的问题，IEEE通过了IEEE802.1d协议，即生成树协议（SpanningTreeProtocol,STP）。IEEE802.1d协议通过在交换机上运行一套复杂的算法，使冗余端口置于“阻塞状态”，使得网络中的计算机在通信时只有一条链路生效，而当这个链路出现故障时，IEEE802.1d协议将会重新计算出网络的最优链路，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。冗余性与STP2、STP的术语（1）桥（Bridge）因为性能方面的限制等因素，早期的交换机一般只有两个转发端口，所以那时的交换机常常被称为“网桥”，或简称“桥”。在IEEE的术语中，“桥”这个术语一直沿用至今，但并不只是指只有两个转发端口的交换机了，而是泛指具有任意多个端口的交换机。（2）桥的MAC地址（BridgeMACAddress）一个桥有多个转发端口，每个端口有一个MAC地址。通常，交换机会把端口编号最小的那个端口的MAC地址作为整个桥的MAC地址。冗余性与STP2、STP的术语（3）桥ID（BridgeIdentifier，BID）一个桥（交换机）的桥ID由两部分组成，前面2字节是这个桥的桥优先级，后面6字节是这个桥的MAC地址。桥优先级的值可以手动设置，其默认值为0x8000（相当于十进制的32768）。字节2字节1字节3字节4字节5字节7字节6字节8BID桥优先级桥的MAC地址冗余性与STP2、STP的术语（4）端口ID（PortIdentifier，PID）第一种：端口ID由两个字节组成，第一个字节是该端口的端口优先级，后一个字节是端口编号。第二种：端口ID由16个比特组成，前4个比特是该端口的端口优先级，后12比特是该端口的端口编号。比特1~4比特5~16PID端口优先级端口编号字节1字节2端口优先级端口编号PID冗余性与STP3、树的基本理论在一个具有物理环路的交换网络中，交换机通过运行STP，自动生成一个没有环路的逻辑拓扑。该无环逻辑拓扑也称为STP树（STPTree），树节点为某些特定的交换机，树枝为某些特定的链路。一棵STP树包含了唯一的一个根节点，任何一个节点到根节点的工作路径不但是唯一的，而且是最优的。当网络拓扑发生变化时，STP树也会自动地发生相应的改变。简而言之，有环的物理拓扑提高了网络连接的可靠性，而无环的逻辑拓扑避免了广播风暴、MAC地址表翻摆、多帧复制，这就是STP的精髓。STP的工作原理1、生成树的生成过程（1）选举根桥（RootBridge），作为整个网络的根。（2）确定根端口（Rootport，RP），确定非根交换机与根交换机链接最优的端口。（3）确定指定端口（DesignatedPort，DP），确定每条链路与根桥连接最优的端口。（4）阻塞备用端口（AlternatePort，AP），形成一个无环网络。STP的工作原理1、生成树的生成过程（1）选举根桥①

交换机S1、S2、S3都使用了默认的桥优先级32768；②显然，S1的BID最小，所以最终S1将被选举为根桥。GE0/0/1GE0/0/2GE0/0/1GE0/0/1GE0/0/2S1S2S3默认优先级：32768桥的MAC地址：0116-0116-1111BID：8000-0116-0116-1111默认优先级：32768桥的MAC地址：0116-0116-3333BID：8000-0116-0116-3333默认优先级：32768桥的MAC地址：0116-0116-2222BID：8000-0116-0116-2222GE0/0/2STP的工作原理1、生成树的生成过程（2）确定根端口①

比较根路径开销，较小的为根端口；②比较上行设备的BID，BID较小的端口为根端口；③比较发送方端口ID，较小的端口为根端口。端口速率路径开销（IEEE802.1t标准）10Mbit/s2000000100Mbit/s2000001Gbit/s2000010Gbit/s2000GE0/0/1GE0/0/2GE0/0/1GE0/0/1GE0/0/2GE0/0/2S1S2转发速率100Mbit/s转发速率1Gbit/s转发速率1Gbit/sSTP的工作原理1、生成树的生成过程（3）确定指定端口指定端口也是通过比较RPC来确定的，RPC较小的端口将成为指定端口。如果RPC相同，则需要比较BID、PID等。端口作为指定端口RPC相同BID大端口作为备用端口比较交换机的BID比较交换机的PIDBID小PID小PID大端口作为备用端口端口作为指定端口STP的工作原理1、生成树的生成过程（3）确定指定端口指定端口也是通过比较RPC来确定的，RPC较小的端口将成为指定端口。如果RPC相同，则需要比较BID、PID等。GE0/0/1GE0/0/2GE0/0/1GE0/0/1GE0/0/2GE0/0/2S1S2S3根桥指定端口指定端口指定端口根端口根端口LAN1GE0/0/3GE0/0/4指定端口STP的工作原理1、生成树的生成过程（4）阻塞备用端口①

确定根端口和指定端口后，所有剩余端口称为备用端口。STP会对备用端口进行逻辑阻塞。②备用端口被逻辑阻塞后，STP树的生成过程便告完成。GE0/0/1GE0/0/2GE0/0/1GE0/0/1GE0/0/2GE0/0/2S1S2S3根桥指定端口指定端口指定端口根端口根端口LAN1GE0/0/3GE0/0/4指定端口环路××××备用端口备用端口STP的工作原理2、STP端口的五种状态端口状态说明禁用（Disabled）禁用状态的端口无法接收和发出任何帧，端口处于关闭（Down）状态阻塞（Blocking）阻塞状态的端口只能接收STP协议帧，不能发送STP协议帧，也不能转发用户数据帧侦听（Listening）侦听状态的端口可以接收并发送STP协议帧，但不能进行MAC地址学习，也不能转发用户数据帧学习（Learning）学习状态的端口可以接收并发送STP协议帧，也可以进行MAC地址学习，但不能转发用户数据帧转发（Forwarding）转发状态的端口可以接收并发送STP协议帧，也可以进行MAC地址学习，同时能够转发用户数据帧STP的工作原理3、端口状态的迁移（1）迁移流程去能阻塞侦听学习转发①②④④④②②②⑤⑤③①端口初始化或使能②端口被选为根端口或指定端口③端口禁用或链路失效④端口不再是根端口或指定端口⑤ForwardDelayTmier超时STP的工作原理3、端口状态的迁移（2）迁移示例GE0/0/1GE0/0/2GE0/0/1GE0/0/1GE0/0/2GE0/0/2S1S2S3BID：8000-0116-0116-2222×BID：8000-0116-0116-3333BID：8000-0116-0116-1111STP的配置1、案例背景与要求案例拓扑2、案例配置思路配置STP模式。指定根桥。指定备份根桥（可选）。GE0/0/2GE0/0/2GE0/0/2GE0/0/2GE0/0/1GE0/0/1GE0/0/1GE0/0/1GE0/0/3GE0/0/3S2S1S4S3STP的配置3、案例配置过程（1）配置交换机S1上生成树工作模式为STP。（2）配置S2上生成树工作模式为STP。<Huawei>system-view[Huawei]sysnameS1[S1]stpmodestp<Huawei>system-view[Huawei]sysnameS2[S2]stpmodestpSTP的配置3、案例配置过程（3）配置S3上生成树工作模式为STP。（4）配置S4上生成树工作模式为STP。（5）配置S1为根桥。（6）配置S2为备份根桥<Huawei>system-view[Huawei]sysnameS3[S3]stpmodestp<Huawei>system-view[Huawei]sysnameS4[S4]stpmodestp[S1]stprootprimary[S2]stprootsecondarySTP的配置4、案例测试（1）在S1上使用【displaystpbrief】命令，查看STP的简要信息。（2）在S4上查看STP的简要信息。[S1]displaystpbriefMSTIDPortRoleSTPStateProtection0GigabitEthernet0/0/1DESIFORWARDINGNONE0GigabitEthernet0/0/2DESIFORWARDINGNONE[S4]displaystpbriefMSTIDPortRoleSTPStateProtection0GigabitEthernet0/0/1ALTEDISCARDINGNONE0GigabitEthernet0/0/2ROOTFORWARDINGNONE0GigabitEthernet0/0/3DESIFORWARDINGNONE调节STP计时器参数1、配置S1的BPDUMaxAge为6s，ForwardDelayTimer为4s。2、配置S2的BPDUMaxAge为6s，ForwardDelayTimer为4s。3、配置S3的BPDUMaxAge为6s，ForwardDelayTimer为4s。[S1]stptimermax-age600[S1]stptimerforward-delay400[S2]stptimermax-age600[S2]stptimerforward-delay400[S3]stptimermax-age600[S3]stptimerforward-delay400调节STP计时器参数4、配置S4的BPDUMaxAge为6s，ForwardDelayTimer为4s。5、在S1上使用【displaystp】命令，查看STP的状态信息。[S4]stptimermax-age600[S4]stptimerforward-delay400S1]disstp-------[CISTGlobalInfo][ModeSTP]-------