Cisco快速生成树协议RSTP协议原理及配置

1、.实验 8Cisco快速生成树协议RSTP协议原理及配置一、相关知识介绍1、生成树协议的主要功能有两个：一是在利用生成树算法、在以太网络中，创建一个以某台交换机的某个端口为根的生成树， 避免环路。二是在以太网络拓扑发生变化时，通过生成树协议达到收敛保护的目的。2、根网桥的选择流程：（ 1）第一次启动交换机时，自己假定是根网桥，发出BPDU报文宣告。（ 2）每个交换机分析报文，根据网桥ID 选择根网桥，网桥 ID 小的将成为根网桥（先比较网桥优先级，如果相等，再比较 MAC地址）。（ 3）经过一段时间，生成树收敛，所有交换机都同意某网桥是根网桥。（ 4）若有网桥 ID 值更小的交换机加入，它首先

2、通告自己为根网桥。其它交换机比较后，将它当作新的根网桥而记录下来。3、 RSTP 协议原理STP并不是已经淘汰不用，实际上不少厂家目前还仅支持STP。STP的最大缺点就是他的收敛时间太长，对于现在网络要求靠可靠性来说，这是不允许的， 快速生成树的目的就是加快以太网环路故障收敛的速度。（ 1）RSTP 5 种端口类型STP定义了 4 种不同的端口状态，监听（ Listening），学习（ Learning ），阻断（ Blocking）和转发（Forwarding ），其端口状态表现为在网络拓扑中端口状态混合（阻断或转发），在拓扑中的角色（根端口、指定端口等等） 。在操作上看， 阻断状态和 监听

3、状态没有区别， 都是丢弃数据帧而且不学习MAC地址，在转发状态下，无法知道该端口是根端口还是指定端口。RSTP有五种端口类型。根端口和指定端口这两个角色在 RSTP中被保留，阻断端口分成备份和替换端口角色。生成树算法（STA）使用 BPDU来决定端口的角色，端口类型也是通过比较端口中保存的BPDUB来确定哪个比其他的更优先。1）根端口：非根桥收到最优的BPDU配置信息的端口为根端口，即到根桥开销最小的端口，这点和STP一样。请注意图 8-16 上方的交换机，根桥没有根端口。按照STP的选择根端口的原则， SW-1和 SW-2和根连接的端口为根端口。2）指定端口：与 STP一样，每个以太网网段段

4、内必须有一个指定端口。假设SW-1 的 BID 比 SW-2 优先，而且 SW-1的 P1 口端口 ID 比 P2 优先级高，那么 P1 为指定端口，如图8-17所示。图 8-16RSTP 根端口1 / 7.图 8-17指定端口的选择3）替换端口如果一个端口收到另外一个网桥的更好的BPDU，但不是最好的，那么这个端口成为替换端口，如图8-18 所示。对于SW-2来说，端口P3 收到的 BPDU比自己优先，自己为次优先，P3 为替换端口。4）备份端口如果一个端口收到同一个网桥的更好BPDU，那么这个端口成为备份端。当两个端口被一个点到点链路的一个环路连在一起时，或者当一个交换机有两个或多个到共享

5、局域网段的连接时，一个备份端口才能存在。如图 8-19 所示， SW-1的 P1 和 P2 口同时接入到以太网的同一网段，P1 为指定端口， P2 优先级低，则P2 端口为备份端口。图 8-18替换端口的选择2 / 7.图 8-19备份端口的选择5）禁用端口在快速生成树协议应用的网络运行中不担当任何角色。4 RSTP 配置命令介绍PVST 是 Cisco 私有的，为每个VLAN 构造一棵生成树（1 ） 启用生成树Switch(config)#spanning-tree vlanvlan-list（2 ）设置根网桥Switch(config)#spanning-tree vlanvlan-lis

6、troot primary | secondary （3） 修改网桥的优先级Switch(config)#spanning-tree vlanvlan-listpriority Bridge-priority（4 ） 修改端口成本Switch(config-if)#spanning-tree vlanvlan-listcost cost（5 ） 修改端口优先级Switch(config-if)#spanning-tree vlanvlan-listport-priority priority（6 ） 配置上行速链路配置上行速链路的作用： 当接入层或汇聚层的交换机主用的上行链路断开的时候， 被阻

7、塞的端口迅速装换到转发状态， 不需要经过侦听和学习状态， 配置了上行速链路后交换机的优先级变为 49152 ，成本增加 3000Switch(config)#spanning-tree uplinkfast（7 ） 配置端口速链路配置速端口的作用： 不经过侦听和学习状态， 直接进入到转发状态， 但是该端口依然会运行生成树协议， 如果检测到环路， 也能够将转发状态转换为阻塞状态， 配置在连接终端的接口上。Switch(config-if)#spanning-tree portfast（8 ）查看生成树的配置Switch#show spanning-tree3 / 7.（9 ）查看某个VLAN 的

8、生成树详细信息Switch#show spanning-tree vlanvlan-id detail（ 10 ） 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，不会丢包配置接口为以太通道模式Switch(config)# interface range fastEthernet 0/12Switch(config-if-range)#channel-group 1 mode on（11 ） 查看以太通道的配置Switch# show etherchannel1 summary二、实验配置步骤STP 的全称是sp

9、anning-tree protocol,STP协议，它是一个二层的链路管理协议，它在提供链路冗余的同时防止网络产生环路，与VLAN 配合可以提供链路负载均衡。生成树协议现已经发展为多生成树协议和快速生成树协议(RSTP,Rapid Spanning TreeProtocol,IEEE802.1W)。两台 Cisco 2960 交换机使用两个百兆端口相连， 默认情况下 STP 协议启用的。 通过两台交换机之间传送 BPDU 协议数据单元，选出根交换机、根端口等，以便确定端口的转发状态。上图中标记为黄色的端口处于block 状态。（ 1）SW1 配置 stp设置 23 、24 端口为 trunk

10、interface FastEthernet0/23switchport mode trunkinterface FastEthernet0/24switchport mode trunk创建 vlan10 、 20 ，将端口划分vlaninterface FastEthernet0/14 / 7.switchport access vlan 10interface FastEthernet0/2switchport access vlan 20交换机默认启动stp pvst，更改 rstp rapid-pvstspanning-tree mode rapid-pvstspanning-tre

11、e vlan 10,20 / stp 默认情况对 vlan 1 起作用，不能删除， 当新建 vlan 后，对新建 vlan 同样起作用。因此，此命令可以忽略。（ 2） SW2 配置 stp配置命令和 SW1 相同。（ 3）比较根网桥从上图中得知， SW1 为根网桥。 在真实设备上不可能存在相同 mac 地址的情况。比较根网桥原则，先比较优先级，越小说明级别越高，如果优先级相同就比较mac 地址，越小优先级越高。此外，还了解到SW1 上 fa0/23， fa/24 为指定端口。SW2 上的 fa0/23 为根端口。 fa0/24 为替代端口，故端口显示橙黄色状态。SW1#show spannin

12、g-treeVLAN0010Spanning tree enabled protocol rstpRoot IDPriority32778Address0003.E441.ADB6This bridge is the rootHello Time2 secMax Age 20 secForward Delay 15 secBridge IDPriority32778(priority 32768 sys-id-ext 10)Address0003.E441.ADB6Hello Time2 secMax Age 20 secForward Delay 15 secAging Time20Inte

13、rfaceRole Sts CostPrio.Nbr Type- - - - - -Fa0/1Desg FWD 19128.1P2pFa0/23Desg FWD 19128.23P2pFa0/24Desg FWD 19128.24P2pSW2#show spanning-treeVLAN0010Spanning tree enabled protocol rstpRoot IDPriority32778Address5 / 7.Cost19Port23(FastEthernet0/23)Hello Time2 secMax Age 20 secForward Delay 15 secBridg

14、e IDPriority32778(priority 32768 sys-id-ext 10)Address00D0.BC77.8743Hello Time2 secMax Age 20 secForward Delay 15 secAging Time20InterfaceRole Sts CostPrio.Nbr Type- - - - - -Fa0/1Desg FWD 19128.1P2pFa0/23Root FWD 19128.23P2pFa0/24Altn BLK 19128.24P2p（ 4） 修改 Brigde ID ，重新选 SW2 为根网桥 SW2(config)#spann

15、ing-tree vlan 10,20 priority 4096 SW2#show spanning-treeVLAN0010Spanning tree enabled protocol rstpRoot IDPriority4106Address00D0.BC77.8743This bridge is the rootHello Time2 secMax Age 20 secForward Delay 15 secBridge IDPriority4106(priority 4096 sys-id-ext 10)Address00D0.BC77.8743Hello Time2 secMax

16、 Age 20 secForward Delay 15 secAging Time20InterfaceRole Sts CostPrio.Nbr Type- - - - - -Fa0/1Desg FWD 19128.1P2pFa0/23Desg FWD 19128.23P2pFa0/24Desg FWD 19128.24P2pSW1#show spanning-treeVLAN0010Spanning tree enabled protocol rstpRoot IDPriority4106AddressCost19Port23(FastEthernet0/23)Hello Time 2 s

17、ec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority 32778 (priority 32768 sys-id-ext 10)Address6 / 7.Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Aging Time 20InterfaceRole Sts CostPrio.Nbr Type- - - - - -Fa0/1Desg FWD 19128.1P2pFa0/23Root FWD 19128.23P2pFa0/24Altn BLK 19128.24P2p修改后发现SW1 的 fa0/24 端口变成替代端口。为什么呢？这是因为交换机在选举根端口时会首先考虑根路径成本，这里都是19 ，再比较发送网桥 id 大小，这里是同一个根网桥。最后比较发送端口id 大小， 23 比 24 小，所以23 端口成为根端口。而24 端口因为非根非指定端口