生成树协议(STP)

生成树协议 STP 理论部分 技能展示 理解STP的工作原理会配置PVST 实现交换网络负载分担了解BPDU 桥协议数据单元 2 本章结构 STP工作原理 生成树算法及验证 BPDU STP的收敛 生成树协议 交换网络环路的产生 STP简介 STP概述 STP的应用 STP与VLAN的关系 PVST 的配置命令 PVST 的配置案例 3 交换网络环路的产生 广播风暴的形成 SW3 PC1 PC2 F0 2 F0 2 F0 1 F0 1 广播 广播 F0 1 F0 2 SW2 SW1 广播 SW2和SW3从所有非接收端口转发广播 最终形成广播风暴 4 STP介绍 STP SpanningTreeProtocol 生成树协议 SW3 SW2 SW1 逻辑上断开环路 防止广播风暴的产生当线路故障 阻塞接口被激活 恢复通信 起备份线路的作用 5 STP的算法 生成树算法分为3个步骤 选择根网桥 RootBridge 选择根端口 RootPorts 选择指定端口 DesignatedPorts 6 选择根网桥 网桥ID BID 网桥ID是唯一的选择交换网络中网桥ID最小的交换机成为根网桥 2字节 6字节 取值范围 0 65535缺省值 32768 网桥优先级 网桥的MAC地址 7 STP选择根网桥实例 以此拓扑为例 介绍STP的计算过程根据网桥ID选择根网桥 SW2 优先级 4096MAC地址 000d 2800 b100 优先级 32768MAC地址 000d 2800 b101 优先级 32768MAC地址 000d 2800 b102 SW3 SW1 RootBridge 100M 100M 100M 8 选择根端口 选择根端口的依据 到根网桥最低的根路径成本直连的网桥ID最小端口ID最小根路径成本网桥到根网桥的路径上所有链路的成本之和 SW2 SW3 SW1 路径成本 19 路径成本 100 SW3的Port1根路径成本 19 100 119 Port1 9 路径成本 路径成本根据链路带宽规定 10 端口ID 端口ID格式 8位 端口优先级 端口编号 8位 取值范围 0 255缺省值 128 11 STP根端口选举实例 在非根网桥上 选择一个根端口 RP SW2 优先级 4096MAC地址 000d 2800 b100 优先级 32768MAC地址 000d 2800 b101 优先级 32768MAC地址 000d 2800 b102 SW3 SW1 RootBridge 在SW1和SW3上 到达SW2最近的端口是根端口 RootPort 100M 100M 100M RootPort 12 选择指定端口 根桥上的端口全是指定端口在每个网段上 选择1个指定端口非根桥上的指定端口 选择顺序 根路径成本较低所在的交换机的网桥ID的值较小端口ID的值较小 跟对端比较 13 STP选择指定端口实例 在每个网段选择1个指定端口 DP SW2 优先级 4096MAC地址 000d 2800 b100 优先级 32768MAC地址 000d 2800 b101 优先级 32768MAC地址 000d 2800 b102 SW3 SW1 RootBridge RootPort 100M 100M 100M RootPort 根网桥上的端口都是指定端口 在这个网段上 B的网桥ID较小 所以B上的端口为指定端口 这个端口既不是根端口 也不是指定端口 STP将这个端口阻塞 Block DP DP DP 14 STP的计算结果 最终形成逻辑结构无环拓扑 SW2 优先级 4096MAC地址 000d 2800 b100 优先级 32768MAC地址 000d 2800 b101 优先级 32768MAC地址 000d 2800 b102 SW3 SW1 100M 100M 100M 备份链路 15 STP算法的验证3 1 两条不等速率链路连接的两台交换机的STP选举 SW1 优先级 32768MAC地址 001f caff 1000 优先级 32768MAC地址 0021 1ba5 6980 SW2 100M 10M F0 24 F0 23 F0 24 F0 23 RootBridge RootPort DP 根网桥信息 本地交换机信息 本地交换机接口信息 端口23阻塞24为根端口 根网桥端口都是指定端口 16 SW1 优先级 32768MAC地址 001f caff 1000 优先级 32768MAC地址 0021 1ba5 6980 SW2 100M 100M F0 23 F0 23 F0 24 F0 24 STP算法的验证3 2 两条等速率链路连接的两台交换机的STP选举 RootBridge RootPort DP 选择根端口时 比较接收到的对端端口ID值 17 SW1 STP算法的验证3 3 三台交换机的生成树协议选举 SW2 优先级 32768MAC地址 0021 1ba5 6980 优先级 32768MAC地址 0021 d780 7400 优先级 32768MAC地址 001f caff 1000 SW3 RootBridge RootPort 100M 100M 100M RootPort DP DP DP F0 23 F0 24 F0 24 F0 24 F0 23 F0 23 18 BPDU 桥协议数据单元 BPDUBridgeProtocolDataUnit 桥协议数据单元使用组播发送BPDUBPDU分为2种类型 配置BPDU拓扑变更通告 TCN BPDUBPDU报文字段 19 当接收到其他交换机发出的BPDU后 比较网桥ID 选择较小的添加到根网桥ID中 STP利用BPDU选择根网桥 网桥ID 4096 000d 2800 b100 网桥ID 32768 000d 2800 b101 网桥ID 32768 000d 2800 b102 SW3 100M 100M 100M SW2 SW1 当全网所有的交换机接收到全部的BPDU并作比较后 就可以选择出唯一的一个根网桥 交换机启动时 假定自己是根网桥 在向外发送的BPDU中根网桥ID字段填写自己的网桥ID 20 下一级交换机收到BPDU报文时 在根路径成本上添加接收接口的路径成本 然后转发 STP利用BPDU计算根路径成本 网桥ID 4096 000d 2800 b100RootBridge 网桥ID 32768 000d 2800 b101 网桥ID 32768 000d 2800 b102 SW3 100M 100M 100M SW2 SW1 交换机保存接口的根路径成本到内存中 根网桥发送根路径成本值为0的BPDU报文 21 生成树端口的状态 交换机端口的5种STP状态转发 Forwarding 学习 Learning 侦听 Listening 阻塞 Blocking 禁用 Disabled 22 生成树计时器 STP的3种计时器Hello时间转发延迟最大老化时间 23 小结 请思考 STP选举过程中 如何确定哪些端口被阻塞 生成树端口状态有哪些 分别表示什么含义 BPDU主要包括哪些内容 生成树计时器包括哪些 24 PVST Cisco私有 为每个VLAN构造一个生成树实例 VLAN与STP关系 VLAN3 VLAN2 VLAN2 VLAN1 VLAN1 VLAN3 经过STP计算 会有一条链路被断开 IEEE通用生成树 CST 不考虑VLAN PVST Cisco私有可以与CST互操作 25 PVST 在实际中的应用 PVST 配置的意义配置网络中比较稳定的交换机为根网桥利用PVST 实现网络的负载分担 VLAN1 10 VLAN1 5的根网桥 VLAN1 5的根端口 VLAN1 5数据的流向 接入交换机 VLAN1 10 VLAN1 10 VLAN6 10的根网桥 VLAN6 10的根端口 VLAN6 10数据的流向 26 PVST 的配置命令2 1 启用生成树命令Switch config spanning treevlanvlan list指定根网桥Switch config spanning treevlanvlan listpriorityBridge prioritySwitch config spanning treevlanvlan listroot primary secondary 修改端口成本Switch config if spanning treevlanvlan listcostcost修改端口优先级Switch config if spanning treevlanvlan listport prioritypriority 27 PVST 的配置命令2 2 配置速端口Switch config if spanning treeportfast查看生成树的配置Switch showspanning tree查看某个VLAN的生成树详细信息Switch showspanning treevlanvlan iddetail 28 PVST 配置实例2 2 需求描述三台交换机相连 配置PVST 负载均衡SW1成为VLAN1的根网桥SW2成为VLAN2的根网桥S