《锐捷RCNA路由与交换技术实战》 课件 项目19 基于RSTP配置高可用的企业网络

项目19基于RSTP配置高可用的企业网络项目描述相关知识项目规划设计项目实施项目验证项目拓展目录项目描述项目描述Jan16公司为提高网络的可靠性，使用了两台高性能交换机作为核心交换机，接入层交换机与核心层交换机互联，形成冗余结构，拓扑如图19-1所示，具体要求如下：（1）为避免交换环路问题，需配置交换机的RSTP功能，加快网络拓扑收敛。要求核心交换机有较高优先级，SW1为根交换机，SW2为备用根交换机，SW1-SW3和SW1-SW4为主链路；（2）技术部使用VLAN10，网络地址为10.0.1.0/24，PC1和PC2分别接入到SW3和SW4。项目描述图19-1网络拓扑图相关知识19.2.1RSTP的端口角色RSTP在STP的基础上，增加了两种端口角色：替代（Alternate）端口和备份（Backup）端口。因此，在RSTP中共有4种端口角色：根端口、指定端口、替代端口、备份端口。STP接口角色RSTP接口角色根接口根接口RootPortRP指定接口指定接口DesignatedPortDP非根非指定接口替代接口

AlternatePortAP备份接口

BackupPortBP19.2.2RSTP的端口状态在STP中，定义了5种端口状态：禁用（Disabled）、阻塞（Blocking）、侦听（Listening）、学习（Learning）、转发（Forwarding）。在RSTP中则简化了端口状态，将STP的禁用、阻塞以及侦听状态简化为丢弃（Discarding），学习（Learning）和转发（Forwarding）状态则保留了下来。如果端口不转发用户流量也不学习MAC地址，那么端口状态就是Discarding状态。如果端口不转发用户流量但是学习MAC地址，那么端口状态就是Learning状态。如果端口既转发用户流量又学习MAC地址，那么端口状态就是Forwarding状态。STP接口状态RSTP接口状态禁用Disable丢弃Discarding阻塞Blocking侦听Listening学习Learning学习

Learning转发Forwarding转发

Forwarding19.2.3RSTP的BPDU报文RSTP的配置BPDU被称为RSTBPDU（RapidSpanningTreeBPDU），它的格式与STP的配置BPDU大体相同，只是其中个别字段做了修改，以便适应新的工作机制和特性。对于RSTBPDU来说，“协议版本ID”字段的值为0x02，“BPDU类型”字段的值也为0x02。最重要的变化体现在“标志”字段中，该字段一共8bit，STP只使用了其中的最低比特位和最高比特位，而RSTP在STP的基础上，使用了剩余的6bit，并且分别对这些比特位进行了定义，如图19-2所示。图19-2RSTP的BPDU报文19.2.4边缘端口运行了STP的交换机，其端口在初始启动之后，首先会进入阻塞状态，如果该端口被选举为根端口或指定端口，那么它还需经历侦听及学习状态，最终才能进入转发状态，也就是说，一个端口从初始启动之后到进入转发状态至少需要耗费约30秒的时间。对于交换机上连接到交换网络的端口而言，经历上述过程是必要的，毕竟该端口存在产生环路的风险，然而有些端口引发环路的风险是非常低的，例如交换机连接终端设备（PC或服务器等）的端口，这些端口如果启动之后依然要经历上述过程那就太低效了，而且用户希望PC接入交换机后能立即连接到网络，而不是还需要等待一段时间。19.2.4边缘端口在RSTP中，可以将交换机的端口配置为边缘端口（EdgePort）来解决上述问题。边缘端口默认不参与生成树计算，当边缘端口被激活之后，它可以立即切换到转发状态并开始收发业务流量，而不用经历转发延迟时间，因此工作效率大大提升了。另外，边缘端口的关闭或激活并不会触发RSTP拓扑变更。在实际项目中，通常会把用于连接终端设备的端口配置为边缘端口。19.2.5P/A机制P/A机制全称为Proposal/Agreement（提议/同意）机制，它是交换机之间的一种握手机制。RSTP通过P/A机制来保证一个指定端口能够从丢弃状态快速进入转发状态，从而加快生成树的收敛。项目规划设计项目规划设计

内部局域网中SW1和SW2为核心交换机，其中将SW1配置为根交换机，SW2为备用根交换机；SW3和SW4作为接入交换机，其中SW1-SW3及SW1-SW4的链路由主链路，SW2-SW4及SW2-SW3的2条链路作为备用链路。故在STP配置中需将SW1的优先级设为最高，SW2的优先级为次高，即SW1的优先级为0，SW2的优先级为4096。将连接终端计算机的交换机端口配置为边缘端口，以加速网络的收敛。同时，技术部的计算机划分在VLAN10的网段内，且计算机连接在不同的交换机上，故交换机之间的链路需配置为Trunk模式。配置步骤如下。（1）创建VLAN并将端口划分至相应VLAN。（2）开启RSTP并配置RSTP优先级。（3）配置边缘端口。（4）配置各部门计算机的IP地址项目规划设计本项目的VLAN规划、端口规划、IP地址规划见表19-1~表19-3。VLANIDVLAN描述信息IP地址段用途Vlan10Technical10.0.1.1-10/24技术部表19-1VLAN规划项目规划设计本端设备端口号端口类型对端设备对端接口SW1G0/1TrunkSW3G0/1SW1G0/2TrunkSW4G0/1SW1G0/3TrunkSW2G0/3SW2G0/1TrunkSW3G0/2SW2G0/2TrunkSW4G0/2SW2G0/3TrunkSW1G0/3SW3G0/1TrunkSW1G0/1SW3G0/2TrunkSW2G0/1SW3G0/4Access技术部PC1G0/1SW4G0/1TrunkSW1G0/2SW4G0/2TrunkSW2G0/2SW4G0/4Access技术部PC1G0/1PC1G0/1-SW3G0/4PC2G0/1-SW4G0/4表19-2端口规划项目规划设计计算机IP地址技术部PC110.0.1.1/24技术部PC210.0.1.2/24表19-3IP地址规划

项目实施任务19-1创建VLAN并将端口划分至相应VLAN任务描述根据项目规划中的VLAN规划表为各部门创建相应的VLAN并配置VLAN描述，将连接计算机的端口类型转换模式并换分到相应的VLAN中。任务实施（1）在交换机SW1上创建VLAN并配置VLAN描述。配置命令如下。Switch>enable//进入特权模式Switch#config//进入全局模式Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.Switch(config)#hostnameSW1//将交换机名称更改为SW１SW1(config)#vlan10//创建VLAN10SW1(config-vlan)#exitSW1(config)#interfacevlan10//进入vlan10接口界面SW1(config-if-VLAN10)#descriptionTechnical//配置VLAN10的描述信息为TechnicalSW1(config-if-VLAN10)#exit任务19-1创建VLAN并将端口划分至相应VLAN（2）在交换机SW1上批量进入端口GigabitEthernet0/1到GigabitEthernet0/3，统一将端口类型转换为Trunk模式，并设置端口放行的VLAN。SW1(config)interfacerangegigabitEthernet0/1-3//批量进入端口GigabitEthernet0/0/1到GigabitEthernet0/3SW1(config-if-range)#switchportmodetrunk//修改端口类型为Trunk模式SW1(config-if-range)#switchporttrunkallowedvlanonly10//Trunk只允许VLAN列表中添加VLAN10任务19-1创建VLAN并将端口划分至相应VLAN（3）在交换机SW2上创建VLAN并配置VLAN描述。配置命令如下。Switch>enableSwitch#configEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.Switch(config)#hostnameSW2SW2(config)#vlan10SW2(config-vlan)#exitSW2(config)#interfacevlan10SW2(config-if-VLAN10)#descriptionTechnicalSW2(config-if-VLAN10)#exit任务19-1创建VLAN并将端口划分至相应VLAN（4）在交换机SW2上批量进入端口GigabitEthernet0/1到GigabitEthernet0/3，统一将端口类型转换为Trunk模式，并设置端口放行的VLAN。SW2(config)#interfacerangegigabitEthernet0/1-3SW2(config-if-range)#switchportmodetrunkSW2(config-if-range)#switchporttrunkallowedvlanonly10任务19-1创建VLAN并将端口划分至相应VLAN（5）在交换机SW3上创建VLAN并配置VLAN描述。配置命令如下。Switch>enableSwitch#configEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.Switch(config)#hostnameSW3SW3(config)#vlan10SW3(config-vlan)#exitSW3(config)#interfacevlan10SW3(config-if-VLAN10)#descriptionTechnicalSW3(config-if-VLAN10)#exit任务19-1创建VLAN并将端口划分至相应VLAN（6）在交换机SW3上连连接PC到端口转换为Access模式，并将接口划分给VLAN10,批量进入端口GigabitEthernet0/1到GigabitEthernet0/2，统一将端口类型转换为Trunk模式，并设置端口放行的VLAN。配置命令如下。SW3(config)#interfacegigabitEthernet0/4SW3(config-if-GigabitEthernet0/4)#switchportmodeaccess//修改端口类型为Assess模式SW3(config-if-GigabitEthernet0/4)#switchportaccessvlan10//将接口加入VLAN10SW3(config-if-GigabitEthernet0/4)#exitSW3(config)#interfacerangegigabitEthernet0/1-2SW3(config-if-range)#switchportmodetrunkSW3(config-if-range)#switchporttrunkallowedvlanonly10任务19-1创建VLAN并将端口划分至相应VLAN（7）在交换机SW4上创建VLAN并配置VLAN描述。配置命令如下。Switch>enableSwitch#configEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.Switch(config)#hostnameSW4SW4(config)#vlan10SW4(config-vlan)#exitSW4(config)#interfacevlan10SW4(config-if-VLAN10)#descriptionTechnicalSW4(config-if-VLAN10)#exit任务19-1创建VLAN并将端口划分至相应VLAN（8）在交换机SW4上连连接PC到端口转换为Access模式，并将接口划分给VLAN10,批量进入端口GigabitEthernet0/1到GigabitEthernet0/2，统一将端口类型转换为Trunk模式，并设置端口放行的VLAN。配置命令如下。SW4(config)#interfacegigabitEthernet0/4SW4(config-if-GigabitEthernet0/4)#switchportmodeaccessSW4(config-if-GigabitEthernet0/4)#switchportaccessvlan10SW4(config-if-GigabitEthernet0/4)#exitSW4(config)#interfacerangegigabitEthernet0/1-2SW4(config-if-range)#switchportmodetrunkSW4(config-if-range)#switchporttrunkallowedvlanonly10任务19-1创建VLAN并将端口划分至相应VLAN任务验证（1）在SW1上使用【showvlan】命令查看VLAN信息，配置命令如下。结果显示已经成功完成端口的VLAN划分。SW1(config-if-range)#showvlanVLANNameStatusPorts--------------------------------------------------------------------------------------1VLAN0001STATICGi0/0,Gi0/4,Gi0/5,Gi0/6Gi0/7,Gi0/810VLAN0010STATICGi0/1,Gi0/2,Gi0/3任务19-1创建VLAN并将端口划分至相应VLAN（2）在SW2上使用【showvlan】命令查看VLAN信息，配置命令如下。结果显示已经成功完成端口的VLAN划分。SW2(config-if-range)#showvlanVLANNameStatusPorts--------------------------------------------------------------------------------------1VLAN0001STATICGi0/0,Gi0/4,Gi0/5,Gi0/6Gi0/7,Gi0/810VLAN0010STATICGi0/1,Gi0/2,Gi0/3任务19-1创建VLAN并将端口划分至相应VLAN（3）在SW3上使用【showvlan】命令查看VLAN信息，配置命令如下。结果显示已经成功完成端口的VLAN划分。SW3(config-if-range)#showvlanVLANNameStatusPorts--------------------------------------------------------------------------------------1VLAN0001STATICGi0/0,Gi0/3,Gi0/5Gi0/6,Gi0/7,Gi0/810VLAN0010STATICGi0/1,Gi0/2,Gi0/4任务19-1创建VLAN并将端口划分至相应VLAN（4）在SW4上使用【showvlan】命令查看VLAN信息，配置命令如下。结果显示已经成功完成端口的VLAN划分。SW4(config-if-range)#showvlanVLANNameStatusPorts--------------------------------------------------------------------------------------1VLAN0001STATICGi0/0,Gi0/3,Gi0/5Gi0/6,Gi0/7,Gi0/810VLAN0010STATICGi0/1,Gi0/2,Gi0/4任务19-2开启RSTP并配置优先级任务描述根据项目要求在相应的交换机上开启生成树STP。任务实施（1）在SW1开启快速生成树，配置命令如下。（2）在SW2开启生成树，配置命令如下。SW1(config)#spanning-tree//开启生成树协议SW1(config)#spanning-treemoderstp//配置生成树模式为RSTPSW2(config)#spanning-treeSW2(config)#spanning-treemoderstp任务19-2开启RSTP并配置优先级（3）在SW3开启快速生成树，配置命令如下。（4）在SW4开启快速生成树，配置命令如下。（5）在SW1上使用【spanning-treeprioritypriority】命令配置SW1为主根交换机。配置命令如下。SW3(config)#spanning-treeSW3(config)#spanning-treemoderstpSW4(config)#spanning-treeSW4(config)#spanning-treemoderstpSW1(config)#spanning-treepriority4096//配置当前交换设备为根桥任务19-2开启RSTP并配置优先级（6）在SW2上使用【spanning-treeprioritypriority】命令配置SW2为备份根交换机。配置命令如下。SW2(config)#spanning-treepriority8192//配置当前交换设备为备份根桥任务19-2开启RSTP并配置优先级任务验证（1）在SW1上使用【showspanning-treesummary】命令查看STP模式。配置命令如下。SW1(config)#showspanning-treesummarySpanningtreeenabledprotocolrstpRootIDPriority4096Address5000.0001.0001thisbridgeisrootHelloTime2secForwardDelay15secMaxAge20secBridgeIDPriority4096Address5000.0001.0001HelloTime2secForwardDelay15secMaxAge20sec任务19-2开启RSTP并配置优先级可以看到SW1开启了生成树，模式为RSTP。InterfaceRoleStsCostPrioOperEdgeType-----------------------------------------------------------------Gi0/0DesgFWD20000128TrueP2pGi0/1DesgFWD20000128FalseP2pGi0/2DesgFWD20000128FalseP2pGi0/3DesgFWD20000128FalseP2pGi0/4DesgFWD20000128TrueP2pGi0/5DesgFWD20000128TrueP2pGi0/6DesgFWD20000128TrueP2pGi0/7DesgFWD20000128TrueP2pGi0/8DesgFWD20000128TrueP2p任务19-2开启RSTP并配置优先级（2）在SW2上使用【showspanning-treesummary】命令查看STP模式。配置命令如下。SW2(config)#showspanning-treesummarySpanningtreeenabledprotocolrstpRootIDPriority4096Address5000.0001.0001thisbridgeisrootHelloTime2secForwardDelay15secMaxAge20secBridgeIDPriority8192Address5000.0002.0001HelloTime2secForwardDelay15secMaxAge20sec任务19-2开启RSTP并配置优先级可以看到SW1开启了生成树，模式为RSTP。InterfaceRoleStsCostPrioOperEdgeType-----------------------------------------------------------------Gi0/0DesgFWD20000128TrueP2pGi0/1DesgFWD20000128FalseP2pGi0/2DesgFWD20000128FalseP2pGi0/3RootFWD20000128FalseP2pBound(RSTP)Gi0/4DesgFWD20000128TrueP2pGi0/5DesgFWD20000128TrueP2pGi0/6DesgFWD20000128TrueP2pGi0/7DesgFWD20000128TrueP2pGi0/8DesgFWD20000128TrueP2p任务19-2开启RSTP并配置优先级（3）在SW3上使用【showspanning-treesummary】命令查看交换机接口的状态，配置命令如下。SW3(config)#showspanning-treesummarySpanningtreeenabledprotocolrstpRootIDPriority4096Address5000.0001.0001thisbridgeisrootHelloTime2secForwardDelay15secMaxAge20secBridgeIDPriority32768Address5000.0003.0001HelloTime2secForwardDelay15secMaxAge20sec任务19-2开启RSTP并配置优先级可以看到G0/2接口为Discarding状态。InterfaceRoleStsCostPrioOperEdgeType-----------------------------------------------------------------Gi0/0DesgFWD20000128TrueP2pGi0/1RootFWD20000128FalseP2pBound(RSTP)Gi0/2AltnBLK20000128FalseP2pBound(RSTP)Gi0/3DesgFWD20000128TrueP2pGi0/4DesgFWD20000128TrueP2pGi0/5DesgFWD20000128TrueP2pGi0/6DesgFWD20000128TrueP2pGi0/7DesgFWD20000128TrueP2pGi0/8DesgFWD20000128TrueP2p任务19-2开启RSTP并配置优先级（4）在SW4上使用【showspanning-treesummary】命令查看交换机接口的状态，配置命令如下。SW4(config)#showspanning-treesummarySpanningtreeenabledprotocolrstpRootIDPriority4096Address5000.0001.0001thisbridgeisrootHelloTime2secForwardDelay15secMaxAge20secBridgeIDPriority32768Address5000.0004.0001HelloTime2secForwardDelay15secMaxAge20sec任务19-2开启RSTP并配置优先级可以看到Eth0/2接口为Discarding状态。InterfaceRoleStsCostPrioOperEdgeType-----------------------------------------------------------------Gi0/0DesgFWD20000128TrueP2pGi0/1RootFWD20000128FalseP2pBound(RSTP)Gi0/2AltnBLK20000128FalseP2pBound(RSTP)Gi0/3DesgFWD20000128TrueP2pGi0/4DesgFWD20000128TrueP2pGi0/5DesgFWD20000128TrueP2pGi0/6DesgFWD20000128TrueP2pGi0/7DesgFWD20000128TrueP2pGi0/8DesgFWD20000128TrueP2p任务19-3配置边缘端口任务描述将交换机连接终端的端口配置为边缘端口。任务实施（1）在SW3上配置G0/4端口为边缘端口。使用【spanning-treeportfast】命令配置端口为生成树边缘端口，当交换机配置的生成树模式为RSTP或MSTP时，需要在连接PC的端口上配置该命令，接口可以立即切换到转发状态并开始收发业务流量，而不用经历转发延迟时间，因此工作效率大大提升了。另外，边缘端口的关闭或激活并不会触发STP拓扑变更。任务19-3配置边缘端口（1）SW1配置边缘端口的配置命令如下。（2）在SW4上配置G0/4端口为边缘端口。配置命令如下。SW3(config)#interfacegigabitEthernet0/4SW3(config-if-GigabitEthernet0/4)#spanning-treeportfast//配置端口为生成树边缘端口SW4(config)#interfacegigabitEthernet0/4SW4(config-if-GigabitEthernet0/4)#spanning-treeportfast任务19-3配置边缘端口任务验证在SW3上使用showspanning-treeinterfaceg0/4命令查看G0/4端口的生成树配置，配置命令如下。SW3(config)#showspanning-treeinterfacegigabitEthernet0/4PortAdminPortFast:EnabledPortOperPortFast:EnabledPortAdminAutoEdge:EnabledPortOperAutoEdge:EnabledPortAdminLinkType:autoPortOperLinkType:point-to-pointPortBPDUGuard:DisabledPortBPDUFilter:DisabledPortGuardmode:NonePortState:forwardingPortPriority:128任务19-3配置边缘端口结果中的PortAdminPortFast:Enabled表示该端口配置为边缘端口且已生效。PortDesignatedRoot:4096.5000.0001.0001PortDesignatedCost:20000PortDesignatedBridge:32768.5000.0003.0001PortDesignatedPortPriority:128PortDesignatedPort:5PortForwardTransitions:1PortAdminPathCost:20000PortOperPathCost:20000Inconsistentstates:normalPortRole:designatedPort任务19-4配置各部门计算机的IP地址任务描述根据IP地址规划表（如表19-3所示）为各部门PC配置IP地址。任务实施（1）根据表19-4为各部门PC配置IP地址。计算机IP地址技术部PC110.0.1.1/24技术部PC210.0.1.2/24表19-4IP地址规划任务19-4配置各部门计算机的IP地址（2）技术部PC1的IP地址配置结果如图19-3所示，同理完成技术部PC2的IP地址配置，如图19-4所示。图19-3技术部-PC1IP配置图图19-4技术部-PC2IP配置图任务19-4配置各部门计算机的IP地址任务验证（1）在技术部PC1上使用【ipconfig】命令查看IP地址，配置命令如下。可以看到，PC1上已经配置了IP地址。（2）在其他PC上同样使用【ipconfig】命令验证IP地址是否成功配置。C:\Users\Administrator>ipconfig本地连接:连接特定的DNS后缀.......:IPv4地址............:10.0.1.1(首选)子网掩码............:255.255.255.0默认网关.............:项目验证项目验证（1）通过Ping命令，测试各部门内部通信的情况。使用技术部计算机PC1Ping本部门的计算机PC2，测试部门内部通信息的情况，并在Ping的过程中断开任意一条SW3和SW4与SW1相连接的链路，通信不中断。命令运行过程如下。项目验证可以看到，在改变生成树主链路时，PC1仍然可以和PC2通信，体现了生成树的可靠性。C:\Users\Administrator>ping10.0.1.2正在Ping10.0.1.2具有32字节的数据:来自10.0.1.2的回复:字节=32时间=4msTTL=64来自10.0.1.2的回复:字节=32时间=4msTTL=64来自10.0.1.2的回复:字节=32时间=2msTTL=64来自10.0.1.2的回复:字节=32时间=3msTTL=6410.0.1.2的Ping统计信息:数据包:已发送=4，已接收=4，丢失=0(0%丢失)，往返行程的估计时间(以毫秒为单位):最短=2ms，最长=4ms，平均=3ms项目验证（2）把SW3的G0/1端口使用shutdown关闭，同时使用【showspanning-treesummary】命令观察SW3其他端口角色及状态变化。SW3#showspanning-treesummarySpanningtreeenabledprotocolrstpRootIDPriority4096Address5000.0001.0001thisbridgeisrootHelloTime2secForwardDelay15secMaxAge20secBridgeIDPriority32768Address5000.0003.0001HelloTime2secForwardDelay15secMaxAge20sec项目验证可以发现，当拓扑发生变化时，RSTP根端口快速切换机制使G0/2端口立即从Desg角色进入Root角色，缩短收敛的时间，减少了对网络通信的影响。InterfaceRoleStsCostPrioOperEdgeType-----------------------------------------------------------------Gi0/0