stp技术详解(1)

1、.1 .2/532 能够通过配置交换机的网桥优先级，来选择 合适的根网桥，使网络的整体稳定性提高 能够通过PVST的配置实现交换网络的负载分 担 理解STP的工作原理 了解PVST与CST的区别 掌握PVST的配置命令 能够正确的配置上行速链路和速端口 能够配置EthernetChannel .3/53 STP协议协议 STP的的功能功能 EthernetChannel STP的工作原理的工作原理 PVST 防止广播风暴防止广播风暴 算法算法 BPDU包包 生成树端口的状态生成树端口的状态 工作原理工作原理 配置配置 .4/534 根据MAC地址表转发数据帧，如果地址未知，则广播 AB aa

2、bb A查查MAC地址表，地址表， 目的地址在表中不目的地址在表中不 存在存在A广播这个数据帧广播这个数据帧 C .5/535 当网络中存在物理环路，会产生广播风暴 A aa bb B C A查查MAC地址表，目地址表，目 标地址在表中不存在，标地址在表中不存在， A广播这个帧广播这个帧 B与与C查查MAC地址表，地址表， 未知目标地址，未知目标地址，B与与C 广播该帧广播该帧 形成双向广播环，形成双向广播环， 广播永远不会停止，广播永远不会停止， 产生广播风暴产生广播风暴 广播风暴最终会导广播风暴最终会导 致网络资源耗尽，致网络资源耗尽， 交换机死机！交换机死机！ .6/536 STP Sp

3、anning Tree Protocol（生成树协议） 逻辑上断开环路，防止广播风暴的产生 当线路出现故障，断开的接口被激活，恢复通 信，起备份线路的作用 AB C .7/537 STP将一个环形网络生成无环拓朴的步骤： 选择根网桥（Root Bridge） 选择根端口（Root Ports） 选择指定端口（Designated Ports） 网桥是交换机的前身，由于网桥是交换机的前身，由于 STP是在网桥基础上开发的，是在网桥基础上开发的， 因此现在在交换机的网络中因此现在在交换机的网络中 仍然沿用网桥这一术语仍然沿用网桥这一术语 第一步：选择根网桥第一步：选择根网桥 .8/538 网桥ID

4、（BID） 网桥ID是唯一的，交换机之间选择BID值最小的交 换机作为网络中的根网桥 网桥优先级网桥优先级网桥的网桥的MAC地址地址 2字节字节6字节字节 取值范围：取值范围：0 65535 缺省值：缺省值：32768 选择根网桥的目的是为了给将选择根网桥的目的是为了给将 生成的树形结构确定一个树根生成的树形结构确定一个树根 .9/539 根据网桥ID选择根网桥 A B C 优先级：优先级：4096 MAC地址：地址： 000d.2800.b100 优先级：优先级：32768 MAC地址：地址： 000d.2800.b101 优先级：优先级：32768 MAC地址：地址： 000d.2800.

5、b102 Root Bridge 下一步：选择根端口下一步：选择根端口 以本拓朴为例，以本拓朴为例， 介绍介绍STP的计算的计算 过程过程 .10/5310 在非根网桥上选择一个到根网桥最近的端口 作为根端口 选择根端口的依据是： 根路径成本最低 直连的网桥ID最小 端口ID最小 .11/5311 根路径成本是网桥到根网桥的路径上所有 链路的成本之和 Root Bridge 路径成本：路径成本：19路径成本：路径成本：100 CBA Port 1 C的的Port 1根路径成本根路径成本19100119 .12/53 路径成本根据链路带宽的高低规定 链路带宽（链路带宽（Mb/s）路径成本路径成本

6、 10100 1662 4539 10019 15514 6226 10004 100002 .13/5313 端口ID的组成 端口优先级端口优先级端口编号端口编号 8位位8位位 取值范围：取值范围：0 255 缺省值：缺省值：128 .14/5314 在非根桥上， 选择一个根端口（RP） 100M A B C 优先级：优先级：4096 MAC地址：地址： 000d.2800.b100 优先级：优先级：32768 MAC地址：地址： 000d.2800.b101 优先级：优先级：32768 MAC地址：地址： 000d.2800.b102 Root Bridge 下一步：选择指定端口下一步：选

7、择指定端口 100M 100M Root Port Root Port 在在B和和C上，到达上，到达A 最近的端口是最近的端口是B和和 C的根端口的根端口 .15/5315 在每个网段上，选择1个指定端口 根桥上的端口全是指定端口 非根桥上的指定端口： 根路径成本最低 端口所在的网桥的ID值较小 端口ID值较小 .16/5316 在每个网段选择1个指定端口（DP） 100M A B C 优先级：优先级：4096 MAC地址：地址： 000d.2800.b100 优先级：优先级：32768 MAC地址：地址： 000d.2800.b101 优先级：优先级：32768 MAC地址：地址： 000d

8、.2800.b102 Root Bridge 100M 100M Root Port 这个端口既不是根端这个端口既不是根端 口，也不是指定端口，口，也不是指定端口， STP将这个端口阻塞将这个端口阻塞 （Block） 在这个网段上，在这个网段上，B的的 网桥网桥ID较小，所以较小，所以B 上的端口为指定端口上的端口为指定端口 DPDP DP 根网桥上的端口根网桥上的端口 都是指定端口都是指定端口 .17/5317 经过STP计算，最终的逻辑结构为无环拓朴 100M A B C 优先级：优先级：32768 MAC地址：地址： 000d.2800.b101 优先级：优先级：32768 MAC地址：

9、地址： 000d.2800.b102 100M 优先级：优先级：4096 MAC地址：地址： 000d.2800.b100 备份线路备份线路 .18/5318 DC AB BID：32768 000d.2800.b100 BID：32768 000d.2805.c100 BID：32768 000d.2810.d100 BID：32768 000d.2811.e100 100M 100M 100M 100M 100M Root Bridge RP RP RP DP DP DP Block .19/5319 DC AB BID：32768 000d.2800.b100 BID：32768 000

10、d.2805.c100 BID：32768 000d.2810.d100 BID：32768 000d.2811.e100 100M 100M 100M Root Bridge .20/5320 交换机之间使用BPDU来交换STP信息 BPDU Bridge Protocol Data Unit 桥协议数据单元 使用组播发送BPDU，组播地址为： 01-80-c2-00-00-00 BPDU分为2种类型： 配置BPDU 用于生成树计算 拓朴变更通告（TCN）BPDU 用于通告网络拓 朴的变化 有没有想过，交换机有没有想过，交换机 怎么知道其他交换机怎么知道其他交换机 的网桥的网桥ID？怎么知道

11、？怎么知道 哪个端口的根路径成哪个端口的根路径成 本最小？本最小？ .21/53 字段字段字节字节作用作用 协议协议ID2 版本号版本号1 报文类型报文类型1标识是配置标识是配置BPDU还是还是TCN BPDU 标记域标记域1 根网桥根网桥ID8用于通告根网桥的用于通告根网桥的ID 根路径成本根路径成本4说明这个说明这个BPDU从根传输了多远从根传输了多远 发送网桥发送网桥ID8发送这个发送这个BPDU网桥的网桥的ID 端口端口ID2发送报文的端口的发送报文的端口的ID 报文老化时间报文老化时间2 计时器值，用于说明生成树用多长计时器值，用于说明生成树用多长 时间完称它的每项功能时间完称它的每

12、项功能 最大老化时间最大老化时间2 访问时间访问时间2 转发延迟转发延迟2 .22/5322 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 100M 100M A C 网桥网桥ID： 32768.000d.2800.b101 网桥网桥ID： 32768.000d.2800.b102 网桥网桥ID： 4096.000d.2800.b100 字段字段值值 根网桥根网桥ID32768.000d.2800.b101 根路径成本根路径成本0 发送网桥发送网桥ID32768.000d.2800.b101 端口端口IDxxxx B 100M .23/5323 当

13、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 100M100M 100M A C 字段字段值值 根网桥根网桥ID4096.000d.2800.b100 根路径成本根路径成本0 发送网桥发送网桥ID 4096.000d.2800.b100 端口端口IDxxxx 100M A 字段字段值值 根网桥根网桥ID4096.000d.2800.b100 根路径成本根路径成本0 发送网桥发送网桥ID32768.000d.2800.b101 端口端口IDxxxx B 100M 网桥网桥ID： 32768.000d.2800.b101 网桥网桥ID： 32768.000d.28

14、00.b102 网桥网桥ID： 4096.000d.2800.b100 当全网所有的交换机接收到全部的当全网所有的交换机接收到全部的 BPDU并作比较后，就可以选择出唯并作比较后，就可以选择出唯 一的一个根网桥一的一个根网桥 .24/5324 根网桥发送根路径成本为0的BPDU 100M100M 100M A C 字段字段值值 根网桥根网桥ID4096.000d.2800.b100 根路径成本根路径成本0 发送网桥发送网桥ID 4096.000d.2800.b100 端口端口IDxxxx A B 100M Root Bridge 网桥网桥ID： 32768.000d.2800.b101 网桥网

15、桥ID： 32768.000d.2800.b102 网桥网桥ID： 4096.000d.2800.b100 .25/5325 其他交换机接收到根网桥的BPDU后，在根路径成本上添 加接收接口的路径成本，然后转发 Root BridgeA 100M100M 100M A C 字段字段值值 根网桥根网桥ID4096.000d.2800.b100 根路径成本根路径成本19 发送网桥发送网桥ID32768.000d.2800.b101 端口端口IDxxxx 100M B 交换机保存接口的根路径成本到内存中交换机保存接口的根路径成本到内存中 网桥网桥ID： 32768.000d.2800.b101 网桥

16、网桥ID： 32768.000d.2800.b102 网桥网桥ID： 4096.000d.2800.b100 .26/53 状态状态用途用途 转发（转发（Forwarding）发送和接收用户数据发送和接收用户数据 学习（学习（Learning）构建网桥表构建网桥表 侦听（侦听（Listening）构建构建“活动活动”拓朴拓朴 阻塞（阻塞（Blocking）只接收只接收BPDU 禁用（禁用（Disable）强制关闭强制关闭 v交换机端口的交换机端口的5种种STP状态状态 .27/5327 20秒秒 20秒秒 15秒秒 35秒秒 15秒秒 50秒秒 阻断阻断 倾听倾听 转发转发 学习学习 最大寿命

17、最大寿命 转发延迟转发延迟 转发延迟转发延迟 v 交换机开机需要等待交换机开机需要等待30秒时间开始转发数据秒时间开始转发数据 v 当某个正在使用的链路断掉，阻塞的端口需要当某个正在使用的链路断掉，阻塞的端口需要50秒时间开秒时间开 始转发数据始转发数据 .28/5328 如何确定哪些端口被block，哪些端口的状态 为forward 选举根网桥 选举根端口 选举指定端口 生成树端口的状态 生成树计时器 .29/5329 VLAN3VLAN2VLAN2VLAN1 VLAN1VLAN3 v标准的生成树协议（标准的生成树协议（CST）不考虑）不考虑VLAN 经过经过STP计算，会有一条计算，会有一

18、条 链路被断开链路被断开 .30/53 PVST是Cisco私有的，为每个VLAN构造一棵 生成树 VLAN3VLAN2VLAN2VLAN1 VLAN1VLAN3 .31/5331 PVST+区域区域 PVST区域区域 CST区域区域 vPVST Cisco私有私有 可以与可以与CST互操作互操作 用来连接用来连接PVST与与CST区域区域 .32/5332 生成树自动运生成树自动运 行，为什么还行，为什么还 要进行配置？要进行配置？ .33/5333 v 配置网络中比较稳定的交换机为根网桥配置网络中比较稳定的交换机为根网桥 v 利用利用PVST实现网络的负载分担实现网络的负载分担 V1V10

19、 VLAN 1 5的的 根网桥根网桥 VLAN 610 的的 根网桥根网桥 V1V10V1V10 VLAN 15 的根端口的根端口 VLAN 15 数据的流向数据的流向 VLAN 610 的根端口的根端口 VLAN 610 数据的流向数据的流向 接入交换机接入交换机 .34/5334 启用生成树 Switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list 设置根网桥 Switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list root primary | secondary 修改网桥的优先级 Switch(config)#spanning

20、-tree vlan vlan-list priority Bridge-priority 设置为根网桥后，设置为根网桥后， 优先级变成优先级变成24576 优先级的值为优先级的值为4096 的倍数的倍数 .35/5335 修改端口成本 Switch(config-if)#spanning-tree vlan vlan-list cost cost 修改端口优先级 Switch(config-if)#spanning-tree vlan vlan-list port- priority priority 配置上行速链路 Switch(config)#spanning-tree uplinkfa

21、st 配置端口速链路 Switch(config-if)#spanning-tree portfast .36/5336 查看生成树的配置 Switch#show spanning-tree 查看某个VLAN的生成树详细信息 Switch#show spanning-tree vlan vlan-id detail .37/5337 C AB D Port 24Port 24 Port 23 Port 23 Port 22 Port 23 Port 23 Port 22 Port 22 Port 22 32768.000d.28bf.4b4032768.0013.6007.6a00 32768

22、.000d.2861.b10032768.000d.28bf.1140 缺省情况下的缺省情况下的STP Root Bridge Block 希望的配置结果希望的配置结果 Vlan 1- 4Vlan 1- 4 Vlan 1- 2的根网桥的根网桥Vlan 3- 4的根网桥的根网桥 .38/5338 配置SwA为VLAN 1和2的根网桥 SwA(config)#spanning-tree vlan 1 root primary SwA(config)#spanning-tree vlan 2 root primary 配置SwB在VLAN 3和4中优先级为4096 SwB(config)#spann

23、ing-tree vlan 3 priority 4096 SwB(config)#spanning-tree vlan 4 priority 4096 .39/5339 查看配置结果 SwB# show spanning-tree VLAN0001 Spanning tree enabled protocol ieee Root ID Priority 24577 Address 000d.28bf.4b40 Cost 19 Port 24 (FastEthernet0/24) Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Brid

24、ge ID Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1) Address 0013.6007.6a00 Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Aging Time 300 Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type - - - - - - Fa0/22 Altn BLK 19 128.22 P2p Fa0/23 Altn BLK 19 128.23 P2p Fa0/24 Root FWD 19 128.24 P2p 根网桥的信息根网桥的信息 自己的信息

25、自己的信息 本地接口的信息本地接口的信息 VLAN 1的根网桥为的根网桥为 SwA，优先级为，优先级为 24576VLAN ID 端口端口22和和23阻塞，阻塞， 24为根端口为根端口 VLAN 2的生成树信息的生成树信息 .40/5340 VLAN0002 Spanning tree enabled protocol ieee Root ID Priority 24578 Address 000d.28bf.4b40 Cost 19 Port 24 (FastEthernet0/24) Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec

26、Bridge ID Priority 32770 (priority 32768 sys-id-ext 2) Address 0013.6007.6a00 Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Aging Time 300 Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type - - - - - - Fa0/22 Altn BLK 19 128.22 P2p Fa0/23 Altn BLK 19 128.23 P2p Fa0/24 Root FWD 19 128.24 P2p .41/5341 CD Po

27、rt 24Port 24 Port 23 Port 23 Port 22 Port 23 Port 23 Port 22 Port 22 Port 22 24576.000d.28bf.4b4032768.0013.6007.6a00 32768.000d.2861.b10032768.000d.28bf.1140 VLAN 1-2的逻辑拓朴的逻辑拓朴 Vlan 1- 4Vlan 1- 4 Vlan 1- 2的根网桥的根网桥 BA .42/5342 查看配置结果（VLAN 3 4) SwA#show spanning-tree VLAN0003 Spanning tree enabled pr

28、otocol ieee Root ID Priority 4099 Address 0013.6007.6a00 Cost 19 Port 24 (FastEthernet0/24) Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority 32771 (priority 32768 sys-id-ext 3) Address 000d.28bf.4b40 Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Aging Time 300 Interface

29、 Role Sts Cost Prio.Nbr Type - - - - - - Fa0/22 Altn BLK 19 128.22 P2p Fa0/23 Altn BLK 19 128.23 P2p Fa0/24 Root FWD 19 128.24 P2p VLAN 4的生成树信息的生成树信息 .43/5343 VLAN0004 Spanning tree enabled protocol ieee Root ID Priority 4100 Address 0013.6007.6a00 Cost 19 Port 24 (FastEthernet0/24) Hello Time 2 sec

30、 Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority 32772 (priority 32768 sys-id-ext 4) Address 000d.28bf.4b40 Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Aging Time 300 Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type - - - - - - Fa0/22 Altn BLK 19 128.22 P2p Fa0/23 Altn BLK 19 128.23 P2p Fa0/24

31、Root FWD 19 128.24 P2p .44/5344 CD Port 24Port 24 Port 23 Port 23 Port 22 Port 23 Port 23 Port 22 Port 22 Port 22 32768.000d.28bf.4b404096.0013.6007.6a00 32768.000d.2861.b10032768.000d.28bf.1140 VLAN 3-4的逻辑拓朴的逻辑拓朴 Vlan 1- 4Vlan 1- 4 Vlan 3- 4的根网桥的根网桥 BA .45/5345 配置交换机C上连接主机的端口为速端口 SwC(config)#interf

32、ace range fastEthernet 0/1 - 20 SwC(config-if-range)#spanning-tree portfast %Warning: portfast should only be enabled on ports connected to a single host. Connecting hubs, concentrators, switches, bridges, etc. to this interface when portfast is enabled, can cause temporary bridging loops. Use with

33、CAUTION %Portfast will be configured in 20 interfaces due to the range command but will only have effect when the interfaces are in a non-trunking mode. .46/5346 在交换机C上配置上行速链路 SwC(config)#spanning-tree uplinkfast .47/5347 配置了上行速链路后查看生成树信息 SwC#show spanning-tree VLAN0001 Spanning tree enabled protoco

34、l ieee Root ID Priority 24577 Address 000d.28bf.4b40 Cost 3019 Port 23 (FastEthernet0/23) Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority 49153 (priority 49152 sys-id-ext 1) Address 000d.2861.b100 Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Aging Time 300 Uplinkfast

35、enabled Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type - - - - - - Fa0/22 Altn BLK 3019 128.22 P2p Fa0/23 Root FWD 3019 128.23 P2p 根路径成本增加了根路径成本增加了 3000 网桥优先级变成了网桥优先级变成了 49152 端口端口22从转发变为阻从转发变为阻 塞，端口的路径成本塞，端口的路径成本 为为3019 STP配置演示配置演示 .48/5348 EthernetChannel以太通道 多条线路负载均衡，带宽提高 容错，当一条线路失效时，其他线路通信，不会 丢包 4条线路捆绑，当作一条线路使用；条线路捆绑，当作一条线路使用； 以太通道常用于骨干交换机之间的以太通道常用于骨干交换机之间的 互联或接入交换机上连骨干交换机互联或接入交换机上连骨干交换机 的线路的线路 配置为以太通道的接口，必须物理配置为以太通道的接口，必须物理 特性相同特性相同 .49/5349 配置接口为以太通道模式 Switch(config)# i