ccna实验指南资源-chp14stp和交换机堆叠

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《ccna实验指南资源-chp14stp和交换机堆叠》

简介:

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扩展网络篇STP简介冗余功能在分层设计中,实现冗余功能的方法是在分布层和

层添加额外的硬件,并通过额外添加的硬件建立备用路径。STP简介冗余功能带来问题: MAC

数据库不稳定第 1

层冗余问题:MAC

数据库不稳定的帧在交换以太网没有启用相关机制

这些在交换机之间继续网络上持续

。STP简介冗余功能带来问题:重复的单播帧第 1

层冗余问题:重复的单播帧未知单播帧是指交换机的

MAC

地址表中没有目的

MAC

地址且必须从所有端口(

端口除外)转发出该帧的情况。发送到环路网络的未知单播帧也可能造成目的设备收到重复的帧。STP简介冗余功能带来问题: 广播风暴第 1

层冗余问题:广播风暴当卷入第 2 层环路的广播帧过多,导致所有可用带宽都被耗尽时,便形成了广播风暴。STP简介生成树的用途STP

会特意阻塞可能导致环路的冗余路径,以确保网络中所有目的地之间只有一条逻辑路径。STP简介生成树协议算法简介正常 STPSTP

重新计算XSTP简介生成树协议算法简介STP简介STP算法生成树算法:STP

会特意阻塞可能导致环路的冗余路径,以确保网络中所有目的地之间只有一条逻辑路径。生成树算法:端口角色根端口 - 最靠近根网桥的端口。指定端口 - 被允许转发流量的非根端口。替代和备用端口

-

环路的

状态。禁用端口 - 禁用端口是关闭的交换机端口。生成树算法:根网桥根网桥用作所有STP

计算的参考点。具有最低 BID

的交换机将成为根网桥STP

的工作过程生成树算法: 端口角色STP

的端口角色决定根网桥自动将其所有交换机端口配置为指定端口角色。所有 LAN

网段都会配置指定端口。指定端口和替代端口根网桥路径开销(根路径开销)较低的交换机将会选择其端口作为指定端口。替代端口将不会在该网段上收发流量。STP

的工作过程生成树算法: 端口角色BPDU:Bridge

Protocol

Data

Unit桥协议数据单元具有最小

BID

的交换机被确定为生成树实例的根网桥。STP

的工作过程生成树算法: 根桥STP

的工作过程STP根路径开销默认端口开销由端口的运行速度决定将从交换机到根网桥的路径上沿途的每个端口开销加在一起便可得到根路径开销。在链路两端使用

spanning-tree

cost

value

接口配置命令应用自定义开销。使用

show

spanning-tree

命令验证通向根网桥的端口和 根路径的开销。网桥 ID (BID)

用于确定网络中的根桥。BPDU

帧的 BID

字段包含三个不同的字段:网桥优先级 – 默认为 32768扩展系统 ID

- 标识参与 STP的 VLANMAC 地址

-

当网桥优先级相等时,MAC

地址是确定哪台交换 成根网桥的决定因素。思科交换机的默认优先级值为 32768。 范围是 0 到 61440(增量为

4096)。扩展系统ID

12位用作VLAN

IDMAC地址是交换机的基准MACSTP

的工作过程扩展系统IDSTP

的工作过程生成树算法: 端口状态STP简介BPDU00:Configuration

BPDUBPDUSTP

timers生成树算法依赖于 BPDU

交换。默认情况下,每 2

秒发送一次BPDU

帧。每台交换机均保留有关其 BID、根 ID

以及根路径开销的本地信息BPDU

帧信息包含在以太网帧的数据部分,并标识下列字段:01-80-C2-00-00-00(802.3

SAP

frame)01-00-0c-cc-cc-cd

(802.3

SNAP

frame

)0X0STP简介配置BPDUSTP简介BPDU计时器max_age

=

(4

x o)

+ (2

x dia)

-

2forward_delay

=

((4

x o)

+

(3

x dia)) /

2Switch(config)#spanning-tree

vlan 1

root

primary

diameter 5Switch(config)#spanning-tree

vlan

1

o-time

2Switch(config)#spanning-tree

vlan

1

forward-time 15Switch(config)#spanning-tree

vlan

1 max-age

201612初始时,所有交换机都认为它们自己是根桥。STP简介BPDU和处理比较网桥ID — Bridge

ID

(BID):最低的为根桥。STP简介BPDU和处理STP简介STP

收敛STP简介STP

收敛:步骤 1.根桥STP简介STP

收敛:步骤 2.根端口STP简介STP

收敛:步骤 3.指定端口和非指定端口当转发端口关闭(例如被阻塞)或某端口在交换机已具有指定端口的情况下转换为转发状态时,交换机会认为自己检测到了拓扑更改。如果检测到更改,交换机会通知生成树的根桥。然后根桥将该信息广播到整个网络。STP简介STP

拓扑变更经过30秒才可以使用S2(config-if)#no

shut*Mar

1

02:15:02.430:

set

portid:

VLAN0001

Fa0/2:

new

port

id

8004*Mar

1

02:15:02.430:

STP:

VLAN0001

Fa0/2

->jump

to

forwarding

from

blockingNO

TCN SENDSTP简介STP

快速端口STP

快速端口是指不会用于连接到其他交换机的交换机端口。当启用时,此类端口会立即转换到转发状态。spanning-tree

mode

[pvst|rapid-pvst|mst]no

spanning-tree

vlan

1spanning-tree

vlan

1-10

root

primaryspanning-tree

vlan

1-10

root

secondaryspanning-tree

vlan

1-10

priority

4096spanning-tree

vlan

1-10

priority

0spanning-tree

vlan

1

cost

22spanning-tree

cost

22spanning-tree

port-priority

16spanning-tree

vlan

1-10 o-time

3spanning-tree

vlan

1-10

forward-time

13spanning-tree

vlan

1-10

max-age

33spanning-tree

vlan

1

root

primary diameter

7spanning-tree

vlan

1

port-priority

0-240(16*15=240)show

spann

vlan

1show

spanning-tree

detailshow

spanning-tree

bridgeshow

spanning-tree

interface

f0/1

detailshow

spanning-tree

blockedportsshow

spanning-tree

rootSTP简介STP

配置和验证命令主根桥和次根桥PVST+ 交换机优先级STP简介PVST+ 配置和验证命令STP简介PVST+ 配置和验证命令STP协议并没有措施对交换机的进行认证。在稳定的网络中如果接入

的交换机将可能给网络中的STP运行带来

性的破坏,因此需要特定的技术保护STP。最常使用的就是BPDU

Guard和Root Guard技术。STP简介STP

防护PortFast 和 BPDU 防护如果 PortFast 收到 BPDU,它会立即将接入端口的状态从阻塞转变为转发,同时 BPDU 防护让接入端口进入错误禁用状态。使用 spanning-tree

portfast 接口配置模式命令在交换机端口上启用PortFast。使用 spanning-tree

bpduguard

enable 接口配置模式命令在第 2 层接入端口上启用 BPDU 防护。STP简介STP

防护-BPDU

Guard配置和验证S1#show

spanning-tree

vlan

1

int

f0/21

detailPort

3

(FastEthernet0/1)

of

VLAN0001

is

designated

forwarding Port

path

cost

19,

Port

priority

128,

Port

Identifier 128.3.Designated

root

has

priority

8193,

address

0023.ac9d.f000Designated

bridge

has

priority

8193,

address

0023.ac9d.f000Designated

port

id

is

128.3,

designated

path

cost 0 Timers:

message

age

0,

forward delay

0,

hold

0 Number

of

transitions

to

forwarding

state:

1The

port

is

in

the

portfast

mode

Link

type

is point-to-point

by

default Bpdu

guard

is

enabledBPDU:

sent

3706,

received

0STP简介STP

防护-Root

Guard配置和验证S1(config)#

interface

FastEthernet

f0/21 S1(config-if)#

spanning-tree

guard

root S1(config-if)#

endS1#show

spanning-tree

vlan

1VLAN0001Spanning

tree

enabled

protocol

ieeeRoot

ID

Priority

4097

Address

0023.ac7d.9c00CostPort3826

(FastEthernet0/24)Time 2

sec

Max

Age

20

sec

Forward

Delay 15

secBridge

ID

Priority

8193 (priority

8192

sys-id-ext

1)Address

0023.ac9d.f000Time 2

sec

Max

Age

20

sec

Forward

Delay 15

secAging

Time

15Interface Role

Sts

CostPrio.Nbr

Type-------------------

----

--- ---------

--------

--------------------------------Des D

19

128.3 P2p

EdgeDesg

BKN*19

128.23 P2p

*ROOT_IncFa0/1 Fa0/21 Fa0/24Root

FWD

19

128.26

P2pSTP简介STP

防护-Root

Guard配置和验证S1#show

spanning-tree

vlan

1

int

f0/21 detailPort

23 (FastEthernet0/21)

of

VLAN0001

is

broken (Root

Inconsistent) Port

path cost

19,

Port

priority

128,

Port

Identifier

128.23.Designated

root

has

priority

4097,

address

0023.ac7d.9c00 Designated

bridge

has

priority

8193,

address

0023.ac9d.f000 Designated

port

id

is

128.23,

designated

path

cost

38Timers:

message

age

1,

forward delay

0,

hold

0 Number

of

transitions

to

forwarding state:

1

Link

type

is

point-to-point

by

defaultRoot

guard

is enabled

on

the

portBPDU:

sent

639,

received

133RSTP概述RSTP0x020X02RSTP概述Bridge

Protocol

Data

Unit

(802.1w)RSTP概述Bridge

Protocol

Data

Unit

标志字段RSTP概述RSTP边缘端口RSTP

边缘端口是指 不会用于连接到其它交换机设备的交换机端口。当启用时,此类端口会立即转换到转发状态。RSTP概述RSTP链路类型链路类型用于将参与 RSTP

的每个端口分类。链路类型可预先确定待命端口要扮演的活动角色,以便在满足特定条件时端口立即转换到转发状态。边缘端口和非边缘端口需满足不同的条件。非边缘端口分类为两种链路类型:点对点和共享。链路类型是自动确定的,但可以使用显式端口配置覆盖。点对点 - 在全双工模式下运行的端口通常将交换机连接到交换机,并且是快速转换到转发状态的候选端口。共享 - 在半双工模式下运行的端口将交换机连接到连接各种设备的传统集线器。RSTP概述RSTP端口状态RSTP概述RSTP端口角色STP

Port

RoleRSTP

PortRoleSTP

PortStateRSTP

PortStateRoot

portRoot

portForwardingForwardingDesignated

portDesignatedportForwardingForwardingNondesignatedportAlternate

orbackup

portBlockingDiscardingReceives

more useful

BPDUs from

the

same bridgeReceives

more useful

BPDUs from

another bridgespanning-tree

mode

rapid-pvst先启用备份接口RSTP概述RSTP替换端口和备份端口RSTP概述RSTP提议/同意机制Only

non-edge

ports

that

are

moving

to

the

forwarding

state cause

a

topology

change.

A

port

that

is moving

to

blocking

does not

cause

the respective

bridge

to

generate

a TC

BPDU.RSTP概述RSTP拓扑变更RSTP概述快速 PVST+快速 PVST+ 概述快速 PVST+ 是思科实施的每VLAN

RSTP。RSTP

可以实现快得多的收敛。RSTP

BPDURSTP

使用类型 2、版本 2

BPDU,其填充标志字节的方式与原始802.1D

略有差异。RSTP概述配置快速 PVST+RSTP概述验证快速 PVST+RSTP/STP共同缺陷所有VLAN共

棵生成树链路被阻塞,可能造成部分VLAN的报文无法转发S1S2S3S4S5S6根PC2 VLAN2PC1 VLAN3PC4VLAN3PC3 VLAN2VLAN2

VLAN3VLAN2

VLAN3VLAN3VLAN3VLAN2VLAN2VLAN3VLAN2 VLAN3VLAN2 VLAN3VLAN3VLAN2阻塞端口生成树路径S3和S6之间的链路又不允许VLAN2的报文通过,因此PC2和PC3之间无法互相通讯。MSTP概述MSTP产生背景LANBVLAN2VLAN3DDDDRRAInstance

2的根交换机Instance 1:包含VLAN2Instance 2:包含VLAN3Instance

1的根交换机DRAD DR DABCMSTP概述多生成树实例0x00002 Bytes............2 Bytes0x00004096个两字节元素此数值表示VLAN

1所

到的MST

Instance的MSTID此数值表示VLAN

4094所到的MST

Instance的MSTID为了在交换机上标识VLAN和MST

Instance的

关系,交换机

一个MST配置表。MST配置表的结构是4096个连续的两字节元素组,代表4096个VLAN,第一个元素和最后一个元素设置为全0;第二个元素表示VLAN

1

到的 MST

Instance的MSTID,第三个元素表示VLAN

2

到的MST

Instance的MSTID,依此类推,倒数第二个元素(第4095个元素)表示VLAN 4094

到的MST

Instance的MSTID。MSTP概述MST配置表(MST

Configuration

Table)RegionARegionCRegionBInstance

1的根交换机Instance

1:包含VLAN2Instance

1的根交换机Instance

1:包含VLAN2MSTP允许一组相邻的交换机组成一个MST区域(MST

Region)。同一个区域的交换机有着相同的VLAN到MST

Instance的

关系。MSTP概述MST区域(MST

Region)Configuration

IdentifierFormat

SelectorConfiguration

NameRevision

LevelConfiguration

Digest1 Byte32

Bytes2 Bytes16

Bytes配置标识格式选择符固定为0x00区

称修订级别MST配置表摘要MSTP域,具有相同元素网桥的集合MSTP概述MST配置标识(MST

Configuration

Identifier)LANBSWASWBDDDRRAInstance

1:VLAN2MSTI

Regional Root4096.00e0-fc16-ee438192.00e0-fc41-425932768.00e0-fc41-43b9DSWCVLAN2MSTP概述MST

Instance的基本计算过程SwitchA(config)#

spanning-tree

mode

mst SwitchA(config)#

spanning-tree

mst

configuration SwitchA(config-mst)#

name

XYZSwitchA(config-mst)#

revision

1SwitchA(config-mst)#

instance

1

vlan

11,

21,

31SwitchA(config-mst)#

instance

2

vlan

12,

22,

32SwitchA(config)#

spanning-tree

mst

1

root

primarySwitchB(config)#

spanning-tree

mode

mst SwitchB(config)#

spanning-tree

mst

configuration SwitchB(config-mst)#

name

XYZSwitchB(config-mst)#

revision

1SwitchB(config-mst)#

instance 1

vlan 11,

21,

31SwitchB(config-mst)#

instance

2

vlan

12,

22,

32SwitchB(config)#

spanning-tree

mst

2

root

primaryMSTP概述MST配置0

11-40941 1-10Switch(config-mst)#

endor

abortSwitch#

configure

terminalEnter

configuration

commands,

one

per

line.

End

with

CNTL/Z.Switch(config)#

spanning-tree

mode

mst Switch(config)#

spanning-tree

mst

configuration Switch(config-mst)#

show

currentCurrent

MST

configurationName

[] Revision

0Instance

Vlans

mapped0

1-4094Switch(config-mst)#

name

ciscoSwitch(config-mst)#

revision

1Switch(config-mst)#

instance

1

vlan

1-10Switch(config-mst)#

show

pendingPending

MST

configuration Name

[cisco]Revision

1Instance

Vlans

mappedMSTP概述MST配置Switch#

show spanning-tree

mst######

MST00

vlans

mapped: 5-4094//***********IST*****address

0009.e845.6480priority

32768

(32768 sysid

0)this

switch

for

CST

and

ISTBridge Root Configuredo

time

2,

forward

delay

15,

max

age

20,

max

hops

20InterfaceRoleStsCostPrio.NbrTypeFa3/24DesD2000000128.152ShrFa3/32DesD200000128.160P2pFa3/42######

MST01BackvlansBLKmapped:

1-2200000128.170P2pBridge Root Interfaceaddress

0009.e845.6480 this

switch for

MST01 Role

Sts

Costpriority

32769

(32768

sysid

1)Prio.Nbr

TypeFa3/24 Fa3/32 Fa3/42Des Des BackD D BLK2000000200000200000128.152128.160128.170Shr P2p P2p######

MST02

vlans

mapped: 3-4address

0009.e845.6480this

switch for

MST02Bridge Root InterfaceFa3/24Role

Sts

CostDes

D

2000000priority

32770

(32768

sysid

2)Prio.Nbr

Type128.152

ShrMSTP概述MST配置验证Switch#

show

spanning-tree

mst

1######

MST01BridgeRootvlans

mapped:

1-2address

0009.e845.6480

priority

32769

(32768

sysid

1)this

switch

for

MST01InterfaceRoleStsCostPrio.NbrTypeFa3/24DesD2000000128.152ShrFa3/32DesD200000128.160P2pFa3/42BackBLK200000128.170P2pMSTP概述MST配置验证Switch#

show

spanning-tree

mst

interface

FastEthernet

3/24FastEthernet3/24

of

MST00

is

designated

forwardingEdge

port:

no

(default) port

guard

:none(default)Link

type:

shared

(auto) bpdu

filter:disable(default)Boundary

:

internal bpdu

guard

:disable(default)Bpdus

sent

81,

received

81InstanceRoleStsCostPrio.NbrVlans

mapped0DesD2000000128.1525-40941DesD2000000128.1521-22DesD2000000128.1523-4Switch#

show

spanning-tree

mst

1

detail######

MST01Bridge Rootvlans

mapped:

1-2address

0009.e845.6480

priority

32769

(32768

sysid

1) this

switch

for

MST01FastEthernet3/24

of

MST01

is

designated

forwardingPort

info Designated

root Designated

bridgeport

id

128.152

priority

128

cost

2000000address

0009.e845.6480

priority

32769

cost

0address

0009.e845.6480

priority

32769

port

id

128.152Timers:

message

expires

in

0

sec,

forward

delay

0,

forward

transitions 1 Bpdus

(MRecords)

sent755,

received

0FastEthernet3/32

of

MST01

is

designated

forwardingPort

info Designated

root Designated

bridgeport

id

128.160

priority

128

cost

200000address

0009.e845.6480

priority

32769

cost

0 address

0009.e845.6480

priority

32769

port

id

128.160Timers:

message

expires

in

0

sec,

forward

delay

0,

forward

transitions 1 Bpdus

(MRecords)

sent

769,

received

1FastEthernet3/42

of

MST01

is

backup

blockingPort

info Designated

root Designated

bridgeport

id

128.170

priority

128

cost

200000address

0009.e845.6480

priority

32769

cost

0 address

0009.e845.6480

priority

32769

port

id

128.160Timers:

message

expires

in

5

sec,

forward

delay

0,

forward

transitions 0Bpdus

(MRecords)

sent

1,

received

769MSTP概述MST配置验证生成树协议的变体概述生成树协议的类型自原始 IEEE

802.1D

之后,生成树协议的若干变体不断出现。生成树协议的特征堆叠是指将一台以上的交换机组合起来共同工作,以便在有限的空间内提供尽可能多的端口。多台交换机经过堆叠形成一个堆叠单元。为什么要堆叠?交换机级联时会造成瓶颈减少STP的复杂度管理和

的需求……交换机堆叠概述堆叠?为什么要堆叠?思科: FlexStack/StackWise:

CSS(ClusterSwitchSystem),

iStackH3C:

IRF(In ligent

Resilient

Framework)锐捷: VSU(Virtual

Switching

Unit)交换机堆叠概述不同厂商堆叠技术级联:用以太网线/光纤堆叠:专门的堆叠线交换机堆叠概述交换机级联时会造成瓶颈STP要精心配置甚至可以关闭STP交换机堆叠概述减少STP的复杂度从一台连接在S1-4的主机发往连接在S3-4上主机的流量必须经过九台交换机交换机堆叠的优势是可以将

交换机添加到单个 STP

实例中,而不会增加

STP

直径,克服交换直径最大为7的问题。在交换机堆叠中,所有交换机为特定生成树实例使用相同的网桥

ID。交换机堆叠概述减少STP的复杂度交换机堆叠可以包括至多九台通过 StackWise

端口连接的 Catalyst3750

交换机。其中一台交换机控制堆叠的操作,称为堆叠主机(stack

master)。堆叠主机和堆叠中的其它交换机都属于堆叠成员(

Member

)。第 2

层和第 3

层协议将整个交换机堆叠作为单个实体在网络中呈现。主机(

master

)上包含为堆叠保存和运行的配置文件。配置文件包括堆叠的系统级设置和每个成员的接口级设置。每个成员都有这些文件的当 本,用作备份。交换机堆叠概述3750

交换机堆叠每个成员通过自己的堆叠成员 唯一标识。接口类型之后的第一个数字就是堆叠成员  。交换机堆叠使得管理员可以通过单个 IP

地址管理堆叠。

IP

地址是系统级设置。reload

slot

stack-member- number命令重启交换机交换机堆叠概述3750

交换机堆叠S1(config)#switch

1

priority 12Changing

the

Switch

Priority

of

Switch

Number

1

to

12 Do

you

want

to

continue?[confirm]New

Priority

has been

set successfully S2(config)#switch

1

priority

10Changing

the

Switch

Priority

of

Switch

Number

1

to

10Do

you

want

to

continue?[confirm]New

Priority

has

been

set

successfully堆叠的交换机会

一个 Master

设备,高优先级的设备是 Master,如果优先级相同,则会根据复杂的因素 Master(例如:IOS

的功能、版本、硬件版本、MAC

地址等)。其它交换机则是成员(Member)。Master

不具有抢占性,因此如果某一交换机先开机并且成为 Master

后,其它更高优先级的交换机后开机,它也只能是Member

交换机。因此也可以通过控制开机时间来控制Master 的  。交换机堆叠时最好能够使用相同型号的硬件设备和相同版本的 IOS。如果硬件型号不同,则务必保证交换机上的IOS

中使用的堆叠协议的主版本号是相同的。交换机堆叠概述3750

交换机堆叠配置S2(config)#switch

1

renumber

2WARNING:

Changing

the

switch

number

may

result

in

a configuration

change

for

that switch.The

interface configuration

associated

with

the

old

switchnumber

will remain

as

a

provisioned

configuration.Do

you

want

to

continue?[confirm]Changing

Switch

Number

1

to

Switch

Number

2New

Switch

Number

will

be

effective

after

next

reboot默认时全部交换机的

都是为

1。堆叠后交换机开机,如果有 相同的交换机存在,则交换机将使用最小的、空闲的

, 会发生变化。一旦确定,即使把交换机从堆叠中脱离出来, 也不会发生变化。交换机堆叠概述3750

交换机堆叠配置交换机重启,查看堆叠过程:POST:

PortASIC

RingLoopback

Tests : End, Status Passed SM: Detected

stack

cables

at

PORT1

PORT2 //检测到有堆叠 Waiting

for

Stack

Master

Election... //等待MasterSM:

Waiting

for

other

switches

in

stack

to

boot... //等待其它交换机开机###SM:

All

possible

switches

in

stack

are

booted

upPOST:

Inline

Power

Controller

Tests

:

BeginPOST:

Inline

Power

Controller

Tests

:

End,

Status Passed POST:

PortASIC

CAM

Subsystem

Tests

:

BeginPOST:

PortASIC

CAM

Subsystem

Tests

:

End,

Status

PassedPOST: PortASIC

Stack

Port

Loopback Tests

: Begin //堆叠测试POST:

PortASIC

Stack

Port

Loopback

Tests

:

End,

Status

Passed POST:

PortASIC

Port

Loopback

Tests

:

BeginPOST: PortASIC

Port

Loopback

Tests : End, Status Passed Election

Complete

//

完毕Switch

1

booting as

Master

//S1

的优先级高,交换机成为Master Waiting

for Port

plete交换机堆叠概述3750

交换机堆叠配置S2#show

switchSwitch/Stack Mac

Address

:

001a.6ccf.bb80H/WSwitch#

Role Mac Address

Priority

VersionCurrentState*1

Master

001a.6ccf.bb80

122 Member 0016.c762.e980

1000ReadyReady交换机堆叠概述3750

交换机堆叠配置验证S2#show

switch neighborsSwitch

# Port

1 Port

2122211Switch#show

switch

stack-ports Switch

# Port

1

Port

21OkOk2OkOk交换机堆叠概述3750

交换机堆叠配置验证S2#show

switch

stack-ring

speedStack

Ring

Speed : 32G //32G

的速度 Stack

Ring

Configuration: Full //全带宽功能 Stack

Ring

Protocol : StackWise //堆叠协议S2#show

switch

stack-ring

activitySw

Frames

sent

to

stack

ring

(approximate)54610 //

为1

交换机发送的帧数量56823Total

frames

sent

to

stack

ring : 111433 //帧总数Note:

these

counts

do

not

include

frames

sent

to

the

ringby

certain

output

features,

such

as

output

SPAN

and

outputACLs.交换机堆叠概述3750

交换机堆叠配置验证S2#show running-config

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