生成树协议-STP-RSTP-MSTPPPT课件.ppt

第二章生成树协议 RCCP T002 1 教学目标 通过本章学习使学员能够 1 STP基本知识2 熟悉RSTP端口状态与角色3 熟悉RSTP快速过渡机制4 熟悉RSTP拓扑变更机制5 熟悉RSTP兼容性6 掌握RSTP配置7 了解传统生成树协议的问题8 熟悉MSTP基本概念9 掌握MSTP配置 2 本章内容 STP回顾RSTP端口状态与角色RSTP快速过渡机制RSTP拓扑变更机制RSTP兼容性配置RSTP传统生成树技术的问题MSTP基本概念配置MSTP 3 课程议题 STP回顾 4 STP概念 STPIEEE802 1d二层网络中环路冗余链路提高网络的稳定性STA生成树算法 5 BPDU报文 STP交换机利用BPDU报文来交换信息BPDU报文有两种类型配置BPDU 由根交换机周期性的发出 包括根网桥ID 发送网桥ID 链路开销 时间间隔等参数 非根网桥收到后修改参数进行转发 TCN opologyChangeNotigication 拓扑变更通知 交换机检测到拓扑变更后 向根交换机的方向发送TCN报文 通知拓扑变更 6 BPDU 网桥协议数据单元 ForwardDelay HelloTime MaximumTime MessageAge PortID BridgeID CostofPath RootID Flags MessageType Version ProtocolID ProtocolID 协议号 目前都是0 Version 版本号 802 1D的版本号是0 Flags 表明此报文是TC报文还是TCA报文 RootID 根交换机ID MessageType 消息类型 指名为配置BPDU还是TCNBPDU BridgeID 发送交换机的ID CostofPath 到根交换机的路径开销 7 BPDU 网桥协议数据单元 ForwardDelay HelloTime MaximumTime MessageAge PortID BridgeID CostofPath RootID Flags MessageType Version ProtocolID PortID 发送BPDU端口的ID MessageAge 消息寿命 每经过一个交换机递增1 为各网桥到达根交换机的跳数 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 ForwardDelay BPDU全网传输延迟 默认15秒 8 BPDU报文 9 端口状态 生成树端口的四种状态Blocking接收BPDU 不学习MAC地址 不转发数据帧Listening接收BPDU 不学习MAC地址 不转发数据帧 但交换机向其他交换机通告该端口 参与选举根端口或指定端口Learning接收和发送BPDU 学习MAC地址 不转发数据帧Forwarding正常转发数据帧 10 生成树协议端口的状态 Block Listening learning Forwarding 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 11 STP定时器 Hellotime 根交换机发送BPDU报文的时间间隔就是Hellotime 默认为2s 这个时间也可以通过配置修改 但是通常不建议修改 Max age 如果交换机发现某个根端口一段时间都没有收到BPDU报文则认为网络中拓扑发生变化 则向根交换机发送TCN 拓扑变更通知 BPDU报文 这段时间就是最大生存时间 默认为20s Forwarddelaytime 转发延迟时间 这个时间是端口停留在监听状态和学习状态的时间 默认情况下 延迟时间为15s 该定时器也可以通过配置修改 12 TCNBPDU 当有以下几种情况出现时交换机发送TCNBPDU报文处于转发状态或监听状态的端口 状态变为阻塞处于未启用状态的端口进入转发状态 并且交换机上有其他的转发端口交换机从指定端口收到TCNBPDU报文 13 TCNBPDU 当网络拓扑发生变化时 交换机会从自己的指定端口向外发送TCNBPDU报文接收到TCNBPDU报文的交换机向发送者发送TCA报文根交换机接收到TCNBPDU报文向网络中发送TCBPDU收到TCBPDU的交换机将MAC地址表老化时间设为15s 正常是300秒 14 TCNBPDU A B C 根交换机 F E D 4 1 5 TCN TCA TC 2 3 6 6 5 15 课程议题 RSTP端口状态与角色 16 STP存在的问题 STP收敛速度过慢通常运行STP的网络的收敛速度达到30 50s一些动态路由协议如OSPF可提供1s以内的收敛时间STP不具有竞争性 STP 收敛时间50s OSPF 收敛时间1s 17 RSTP概念 IEEE802 1wRSTP RapidSpanningTreeProtocol 快速生成树协议 对于STP技术的改进主要在于缩短网络的收敛时间 RSTP的收敛时间最快可以达到1s以内 RSTP具有向下兼容的特性 如果网络中部分交换机运行STP 那么运行RSTP的交换机会自动以STP方式运行 18 RSTP端口状态 相对与STP 由于RSTP省去了很多中间状态 使得端口状态更简单 19 RSTP端口角色 根端口 RootPort 根端口处于非根交换机上 根端口是本地交换机距离根交换机最近地端口 非根交换机通过根端口接收BPDU 指定端口 DesignatedPort RSTP的指定端口也和STP中的一样 指定端口是以太网段用于转发数据的端口 替代端口 AlternatePort 替代端口是RSTP中新引入的端口角色 作为根端口的备份端口 替代端口可以接收BPDU报文但是不转发数据 备份端口 BackupPort RSTP中的备份端口作为指定端口的备份端口 可以接收BPDU报文但是不转发数据 20 RSTP端口角色 在上图所示拓扑中 各端口角色如图中标注 21 课程议题 RSTP快速过渡机制 22 RSTPBPDU格式 在RSTP中 对BPDU报文中的flag字段做了大量的调整 将STP中未使用的位都使用起来 RSTP中 根交换机与非根交换机都会发送BPDU报文 23 RSTP快速过渡机制 边缘端口 当链路发生转变时 边缘端口不会产生拓扑变更通知 如果边缘端口接收到BPDU报文 那么它会立即从边缘端口的状态进入到正常生成树端口 链路类型 在RSTP中 将链路分为两种类型 点到点链路类型和共享式链路类型 默认情况下 如果端口工作在全双工模式下 那么认为它是点到点的链路类型 如果端口工作在半双工的工作模式 那么认为它是共享式的链路类型 24 RSTP快速过渡机制 连接主机的端口通常配置为边缘端口 25 RSTP快速过渡机制 在初始状态 交换机端口处于学习状态 互相发送提议BPDU 26 RSTP快速过渡机制 交换机B收到A发送的提议BPDU 发现此BPDU报文为上级BPDU 那么会认为自己的接收端口是根端口 交换机B向交换机A发送协定BPDU报文 当A收到协定报文后 端口立即进入转发状态 此时交换机B的根端口也进入转发状态 27 RSTP快速过渡机制 交换机B从学习状态的指定端口发送提议BPDU报文 交换机C回复协定BPDU 那么交换机B的指定端口进入转发状态 C交换机上根端口进入转发状态 28 RSTP拓扑变更机制 拓扑发生时 交换机向网络中扩散TCBPDU报文收到TCBPDU报文的交换机将自己的MAC地址表生存时间设短 29 RSTP兼容性 RSTP协议会根据收到的BPDU版本号来自动判断与之相连的网桥是支持STP协议还是支持RSTP协议 如果收到STPBPDU就按照STP的操作方式运行 存在的问题 如果网络中有一台运行STP的交换机 会导致所有的交换机都以STP方式运行 30 RSTP兼容性 RSTP协议提供了protocol migration功能来强制发送RSTPBPDU交换机A强制发送RSTPBPDU 交换机C发现与之互连的网桥是支持RSTP的 这时两台交换机就都以RSTP协议运行了 31 课程议题 配置RSTP 32 配置RSTP 基本配置 步骤1 进入全局模式Switch configureterminal步骤2 开启生成树协议Switch config spanning tree锐捷交换机上 默认状态下STP协议是关闭的 需要用命令打开步骤3 配置生成树模式Switch config spanning treemode mstp rstp stp 33 配置RSTP 配置链路类型 步骤1 进入需要配置的端口Switch config interfaceinterface步骤2 配置端口链路类型Switch config if spanning treelink type point to point shared 可以根据需要将端口配置为点对点模式或共享模式 point to point为点对点模式 shared为共享模式 34 配置RSTP 配置RSTP版本检查 对所有端口进行强制版本检查 Switch clearspanning treedetected protocols对特定端口进行强制版本检查Switch clearspanning treedetected protocolsinterfaceinterface 35 配置RSTP 配置PortFast端口 启用接口的PortFast特性 Switch config if spanning treeportfast禁用接口的PortFast特性 Switch config if spanning treeportfastdisable使所有接口启用PortFast特性 Switch config spanning treeportfastdefault查看接口PortFast特性的状态Switch showspanning treeinterfaceinterface 36 课程议题 传统生成树的问题 37 传统生成树的问题 STP和RSTP 在网络中进行生成树计算的时候都没有考虑到VLAN的情况传统生成树的计算结果可能会导致VLAN之间通信的链路被阻断例如上图中的switchA和switchC之间的链路被阻断 38 课程议题 MSTP区域与实例 39 多生成树协议 MSTP 多生成树协议MSTP 40 多生成树实例 Instance 一台交换机的一个或多个Vlan的集合因为很多Vlan采用一个Vlan实例 可实现预期的负载均衡交换机只运行二个实例 减少交换机系统的资源 41 多生成树协议的区域 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 42 多生成树协议的区域 MSTregion的划分MST配置名称 name 最长可用32个字节长的字符串来标识MSTPregion MSTrevisionnumber 用一个16bit长的修正值来标识MSTPregion MSTinstance vlan的对应表 每台交换机都最多可以新增64个instance instance0是强制存在的 用户还可以按需要分配1 4094个vlan属于不同的instance 0 64 未分配的vlan缺省就属于instance0Instance0所对应的生成树称之为CIST CommonInstanceSpanningTree 同一个MST区域的交换机的以上配置属性必须相同 43 MSTP术语 在MSTP网络中 会形成很多的生成树 包括MSTI生成树 IST CIST CST MSTI生成树 每个Instance中的生成树叫做MSTI MultipleSpanning TreeInstance 生成树 IST IST InternalSpanningTree 是MST区域内的一个生成树 IST实例使用编号0 IST使整个MST区域从外部上看就像一个虚拟的网桥 CST CST CommonSpanningTree 是连接交换网络内部的所有MST区域的一个生成树 每个MST区域对于CST来说相当于一个虚拟的网桥 如果将MST区域视为一个网桥 那么CST就是这些 网桥 通过STP或RSTP计算出来的一个生成树 CIST IST和CST共同构成了整个网络的CIST CommonandInternalSpanningTree 它相当于每个MST区域中的IST CST以及802 1d网桥的集合 STP和RSTP会为CIST选举出CIST的根 44 MSTP术语 实例1和实例2各自运行本实例的生成树 称为MSTI生成树在整个区域A中所有的交换机运行一个生成树 称为IST区域A和区域B各自被视为一个网桥 在这些 网桥 间运行的生成树被称为CST 45 课程议题 配置MSTP 46 配置MSTP MSTP基本配置 步骤1 启用生成树Switch config spanning tree步骤2 选择生成树模式为MSTPSwitch config spanning treemodemstp在锐捷交换机中 默认情况下 当启用生成树后 生成树的运行模式为MSTP 47 配置MSTP MSTP属性配置 步骤1 进入全局配置模式Switch configureterminal步骤2 进入MSTP配置模式Switch config spanning treemstconfiguration步骤3