《网络系统建设与运维》课件-第2章 网络交换技术

第2章网络交换技术学习目标理解传统以太网的工作方式和冲突域的概念。掌握交换机的工作原理。掌握虚拟局域网VLAN技术，包括VLAN的基本原理和VLAN的基本配置。掌握生成树（STP）和快速生成树（RSTP）的工作原理和配置命令。2.1交换网络基础2.1.1共享型以太网与冲突域2.1.2交换机简介2.1.3企业园区网设计示例2.1.4交换机基本设置2.1.5MAC地址泛洪攻击概述2.2虚拟局域网（VLAN）技术2.3生成树协议2.4快速生成树协议2.1.1共享型以太网与冲突域共享型以太网采用了总线型拓扑共享通信链路的带宽数据信号就会在信道内碰撞产生冲突发送数据发送数据发送数据！信号冲突2.1.1共享型以太网与冲突域CSMA/CD协议的工作过程①侦听信道上是否有信号在传输。如果有的话，表明信道处于忙状态，就继续侦听，直到信道空闲为止；②若没有侦听到任何信号，就传输数据；③传输时继续侦听，如发现冲突则执行退避算法，随机等待一段时间后，重新执行步骤①；④若未发现冲突则发送成功，计算机会返回到侦听信道状态。……2.1.1共享型以太网与冲突域冲突与冲突域冲突（Collision）：在以太网中，当两个数据帧同时被发到物理传输介质上，并完全或部分重叠时，就发生了数据冲突。当冲突发生时，将导致数据损坏。冲突域：连接到同一个共享介质的设备共同组成了一个冲突域。冲突域ABC2.1.2交换机简介以太网交换机的特点交换机工作在数据链路层交换机的每一个端口都是一个独立的冲突域交换机以端口隔离冲突域形成交换型以太网PC1PC2PC3E1E2E3冲突域1冲突域2冲突域32.1.2交换机简介广播域广播：一台设备向同一个网络中的所有其他设备发送消息的数据发送方式；广播域：广播帧可达的区域，即：接收同样广播消息的节点的集合；广播域的分类：二层广播域和三层广播域。……广播域PC1PC2PC3广播2.1.2交换机简介交换机数据帧的转发方式学习：通过查看收到的每个数据帧的源MAC地址来学习每个接口连接设备的MAC地址。转发：在MAC地址表中找到了该目标MAC地址，且该数据帧的源MAC和目的MAC对应的端口号不同。广播：在MAC地址表中没有找到该目标MAC地址。丢弃：在MAC地址表中找到了该目标MAC地址，且该数据帧的源MAC地址和目的MAC地址对应的端口号相同。更新：交换机MAC地址表的默认老化时间是300秒。2.1.2交换机简介交换机数据帧的转发方式学习：当交换机通过自己的某个接口接收到一个数据帧时，它就会将这个数据帧的源MAC地址和接收到这个数据帧的接口编号作为一个条目保存在自己的MAC地址表中。2.1.2交换机简介交换机数据帧的转发方式转发：在MAC地址表中找到了该目标MAC地址，且该数据帧的源MAC和目的MAC对应的端口号不同。交换机会将该数据帧从目标MAC对应的端口号转发出去，如交换机将会把PC0发给PC2的数据帧从E2端口转发出去。2.1.2交换机简介交换机数据帧的转发方式丢弃：在MAC地址表中找到了该目标MAC地址，且该数据帧的源MAC地址和目的MAC地址对应的端口号相同。交换机E0所在端口为一个冲突域，PC0和PC1在一个冲突域中，因此，交换机和PC1都会收到PC0发给PC1的数据包，由此，交换机并不需要处理该数据帧，因此丢弃。2.1.2交换机简介交换机数据帧的转发方式广播：由于交换机的MAC地址表中没有记录这个数据帧的目的MAC地址，因此，它无法处理该数据帧，于是，交换机只能将该数据帧从所有其他端口发送出去。PC0MAC:00-9A-CD-02-00-00E0E2E3端口号MAC地址PC1MAC:00-9A-CD-02-00-11MAC地址映射表E1PC2MAC:00-9A-CD-02-00-22PC3MAC:00-9A-CD-02-00-3300-9A-CD-02-00-00E0E200-9A-CD-02-00-222.1.2交换机简介交换机系统的启动过程①交换机上电②运行基本BootROM软件进行硬件自检③再引导运行BootLoad软件④等待硬件初始化后显示交换机的硬件参数⑤引导加载系统软件和交换机的配置文件⑥正常加载后进入到系统的CLI界面2.1.3企业园区网设计示例规模较小的园区网设计在设计企业网络时，对于网络规模较小的公司，大多会采用扁平化树形结构来设计。2.1.3企业园区网设计示例规模较大的园区网设计采用分层设计，划分为以下3个层级，每个层级的交换机均采用星形方式与下一层级的交换机建立连接。核心层汇聚层接入层2.1.4交换机的基本设置交换机的分类不可网管交换机：按照交换机是否可以配置与管理，可以将交换机分为网管交换机和不可网管交换机。不可网管交换机不具有网络管理功能，没有配置接口。可网管交换机：可网管交换机具有网络管理、网络监控、端口监控、VLAN划分等功能，它具有专门的配置接口—Console接口。2.1.4交换机的基本设置速率与双工模式速率：交换机接口的速率是指这个接口每秒能够转发的比特数；双工模式：双工模式是指接口传输数据的方向性，常见的有半双工和全双工。半双工：只有一个信道，在同一时刻，只能是单向传输。全双工：双信道，同时可以有双向数据传输。2.1.4交换机的基本设置速率与双工模式案例2-1：查看交换机端口当前的速率和双工模式[Huawei]displayinterfaceGigabitEthernet0/0/1GigabitEthernet0/0/1currentstate:UPLineprotocolcurrentstate:UPDescription:SwitchPort,Link-type:access(negotiated),PVID:1,TPID:8100(Hex),TheMaximumFrameLengthis1600IPSendingFrames'FormatisPKTFMT_ETHNT_2,Hardwareaddressisc81f-be46-2bd0Currentsystemtime:2060-01-1415:29:53PortMode:COMMONCOPPERSpeed:1000,Loopback:NONEDuplex:FULL,Negotiation:ENABLE---省略部分显示内容---速率为1000Mbit/s全双工模式2.1.4交换机的基本设置速率与双工模式案例2-2：设置交换机端口的双工模式和速率[Huawei]interfaceGigabitEthernet0/0/1[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]undonegotiationauto[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]speed100[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]duplexhalf关闭自动协商模式设置速率为100Mbit/s设置端口为半双工模式2.1.4交换机的基本设置速率与双工模式案例2-3：验证交换机端口的速率和双工模式[Huawei]displayinterfaceGigabitEthernet0/0/1GigabitEthernet0/0/1currentstate:UPLineprotocolcurrentstate:UPDescription:SwitchPort,Link-type:access(negotiated),PVID:1,TPID:8100(Hex),TheMaximumFrameLengthis1600IPSendingFrames'FormatisPKTFMT_ETHNT_2,Hardwareaddressisc81f-be46-2bd0Currentsystemtime:2060-01-1415:32:53PortMode:COMMONCOPPERSpeed:100,Loopback:NONEDuplex:HALF,Negotiation:ENABLE---省略部分显示内容---速率为100Mbit/s半双工模式2.1.4交换机的基本设置MAC地址表作用：交换机的MAC地址表用于存储交换机端口和终端MAC地址的映射关系。案例2-4：管理交换机的MAC地址表2.1.4交换机的基本设置MAC地址表①刚启动时，查看交换机的MAC地址表；②通过PC1pingPC2，手动发起PC1和PC2与交换机之间的通信。[Huawei]displaymac-address[Huawei]PC1>ping192.168.1.2Ping192.168.1.2:32databytes,PressCtrl_CtobreakFrom192.168.1.2:bytes=32seq=1ttl=128time=62msFrom192.168.1.2:bytes=32seq=1ttl=128time=62msFrom192.168.1.2:bytes=32seq=1ttl=128time=62ms---省略部分显示内容---2.1.4交换机的基本设置③通信后，再次查看交换机的MAC地址表[Huawei]displaymac-addressMACaddresstableofslot0:-------------------------------------------------------------------------------MACAddressVLAN/PEVLANCEVLANPortTypeLSP/LSR-IDVSI/SIMAC-Tunnel-------------------------------------------------------------------------------0011-2233-44221--Eth0/0/2dynamic0/-0011-2233-44111--Eth0/0/1dynamic0/--------------------------------------------------------------------------------Totalmatchingitemsonslot0displayed=2[Huawei]2.1.4交换机的基本设置④通过【mac-addressstatic】命令在交换机中添加静态条目，并显示MAC地址表信息。[Huawei]mac-addressstatic0011-2233-4455Ethernet0/0/3vlan1[Huawei]displaymac-addressMACaddresstableofslot0:-------------------------------------------------------------------------------MACAddressVLAN/PEVLANCEVLANPortTypeLSP/LSR-IDVSI/SIMAC-Tunnel-------------------------------------------------------------------------------0011-2233-44551--Eth0/0/3static--------------------------------------------------------------------------------Totalmatchingitemsonslot0displayed=12.1.4交换机的基本设置⑤修改MAC地址动态条目的老化时间[Huawei]displaymac-addressaging-timeAgingtime:300seconds[Huawei]mac-addressaging-time500[Huawei]displaymac-addressaging-timeAgingtime:500seconds2.1.5MAC地址泛洪攻击概述MAC地址泛洪攻击定义：攻击者利用交换机的学习机制不断发送大量的MAC地址，整个MAC表到达存储上限时，交换机只能广播后续数据帧（泛洪），导致攻击者捕获数据帧；攻击者伪造不同MAC地址的数据帧的。2.1.5MAC地址泛洪攻击概述攻击端捕获其他PC发送数据帧阶段总结共享型以太网与冲突域有什么特点？企业园区网设计的基本思路？交换机的基本配置命令有哪些？如何防范MAC地址泛洪攻击？2.1交换网络基础2.2虚拟局域网（VLAN）技术2.2.1VLAN基本概念2.2.2VLAN配置2.2.3常见场景下的VLAN配置2.3生成树协议2.4快速生成树协议

2.2.1VLAN基本概念

什么是VLAN定义：(VirtualLocalAreaNetwork，VLAN)也称为虚拟局域网。功能：隔离广播域，限制广播域的范围，减少广播流量。VLAN的原理同一个VLAN内的主机共享同一个广播域；同一个VLAN可以直接进行二层通信；VLAN间的主机属于不同的广播域；VLAN间的主机无法实现二层通信。2.2.1VLAN基本概念VLAN帧格式类型：TAG和UNTAG，TAG是带有VLAN标记的以太网帧（TaggedFrame），UNTAG是没有带VLAN标记的标准以太网帧（UntaggedFrame）。2.2.1VLAN基本概念VLAN在实际网络中的应用通过对两栋楼互联交换机的配置，可以实现为两栋楼工作的财务部创建VLAN10，技术部创建VLAN20，不仅实现了部门间的二层广播隔离，还实现了部门跨交换机的二层通信。2.2.1VLAN基本概念划分VLAN的方法基于端口划分基于MAC地址划分基于IP子网划分基于协议划分基于策略划分划分VLAN的方法VLAN5VLAN10基于端口G0/0/1,G0/0/7G0/0/2G0/0/9基于MAC地址00-01-02-03-04-AA00-01-02-03-04-CC00-01-02-03-04-BB00-01-02-03-04-DD基于IP子网划分10.0.1.0/2410.0.2.0/24基于协议划分IPIPX基于策略G0/0/1+00-01-02-03-04-AA（交换机端口号+MAC）G0/0/2+00-01-02-03-04-BB（交换机端口号+MAC）2.2.1VLAN基本概念交换机端口的分类Access（接入）端口Access端口用于连接计算机等终端设备，只能属于一个VLAN，也就是只能传输一个VLAN的数据。Trunk（干道）端口Trunk端口用于连接交换机等网络设备，它允许传输多个VLAN的数据。Hybrid（混合）端口Hybrid接口是华为系列交换机端口的默认工作模式，它能够接收和发送多个VLAN的数据帧，可以用于链接交换机之间的链路，也可以用于连接终端设备。2.2.2VLAN配置VLAN的添加与删除创建VLAN。执行【vlan<vlan-id>】命令。创建多个连续VLAN，执行【vlanbatch

{

vlan-id1

[

to

vlan-id2

]}】命令。创建多个不连续VLAN，也可以执行【vlanbatch

{vlan-id1

vlan-id2}】命令。案例2-5：为交换机创建VLAN10、VLAN20和VLAN30[Huawei]vlan10[Huawei]vlanbatch20302.2.2VLAN配置配置Access端口和Trunk端口配置Access，执行【portlink-typeaccess】命令。配置Trunk，执行【portlink-typetrunk】命令。案例2-6：为修改交换机的Ethernet0/0/1端口为access模式，并配置端口的PVID为VLAN10，同时修改交换机的Ethernet0/0/2端口为trunk模式，配置允许VLAN10、VLAN20通过。[Huawei]interfaceEthernet0/0/1[Huawei-Ethernet0/0/1]portlink-typeaccess[Huawei-Ethernet0/0/1]portdefaultvlan10[Huawei-Ethernet0/0/1]quit[Huawei]interfaceEthernet0/0/2[Huawei-Ethernet0/0/2]portlink-typetrunk[Huawei-Ethernet0/0/2]porttrunkallow-passvlan10202.2.2VLAN配置检查VLAN信息创建VLAN后，可以执行【displayvlan】命令验证配置结果。如果不指定任何参数，则该命令将显示所有VLAN的简要信息；执行【displayvlan[vlan-id[verbose]]】命令，可以查看指定VLAN的详细信息，包括VLANID、类型、描述、VLAN的状态、VLAN中的端口、以及VLAN中端口的模式等；执行【displayvlanvlan-idstatistics】命令，可以查看指定VLAN中的流量统计信息；执行【displayvlansummary】命令，可以查看系统中所有VLAN的汇总信息。2.2.2VLAN配置案例2-7：为使用【displayvlan】命令查看交换机已创建的VLAN信息[Huawei]displayvlan----省略部分显示内容--------------------------------------------------------------1commonUT:Eth0/0/2(D)Eth0/0/3(D)Eth0/0/4(D)Eth0/0/5(D)Eth0/0/6(D)Eth0/0/7(D)Eth0/0/8(D)Eth0/0/9(D)Eth0/0/10(D)Eth0/0/11(D)Eth0/0/12(D)Eth0/0/13(D)Eth0/0/14(D)Eth0/0/15(D)Eth0/0/16(D)Eth0/0/17(D)Eth0/0/18(D)Eth0/0/19(D)Eth0/0/20(D)Eth0/0/21(D)Eth0/0/22(D)GE0/0/1(D)GE0/0/2(D)10commonUT:Eth0/0/1(D)TG:Eth0/0/2(D)20commonTG:Eth0/0/2(D)30common---省略部分显示内容---2.2.3常见场景下的VLAN配置案例2-8：单交换机场景案例背景与要求为财务部创建VLAN10，PC1和PC2为财务部PC，连接在交换机的ETH0/0/1和ETH0/0/2端口，为项目部创建VLAN20，PC3和PC4为项目部PC，连接在交换机的ETH0/0/3和ETH0/0/4端口。实现两个部门内部PC可以通信，跨部门PC不能互相通信。案例拓扑图2.2.3常见场景下的VLAN配置案例配置过程

①创建VLAN10和VLAN20。②将连接PC的交换机端口配置为access模式，并加入到相应的VLAN中，以PC1为例。<Huawei>system-view[Huawei]vlanbatch1020[Huawei]interfaceEthernet0/0/1[Huawei-Ethernet0/0/1]portlink-typeaccess[Huawei-Ethernet0/0/1]portdefaultvlan10[Huawei-Ethernet0/0/1]quit2.2.3常见场景下的VLAN配置③在交换机上使用【displayportvlan】命令查看各端口的模式。[Huawei]displayportvlanPortLinkTypePVIDTrunkVLANList-------------------------------------------------------------------------------Ethernet0/0/1access10-Ethernet0/0/2access10-Ethernet0/0/3access20-Ethernet0/0/4access20-Ethernet0/0/5hybrid1----省略部分显示内容---2.2.3常见场景下的VLAN配置④案例验证在PC1上使用【ping】命令测试各PC的连通性；此时，财务部的PC可以互相通信，与项目部的PC无法通信。PC>ping192.168.1.2

Ping192.168.1.2:32databytes,PressCtrl_CtobreakFrom192.168.1.2:bytes=32seq=1ttl=128time=63ms---省略部分显示内容---PC>ping192.168.1.3Ping192.168.1.3:32databytes,PressCtrl_CtobreakFrom192.168.1.1:Destinationhostunreachable---省略部分显示内容---PC>ping192.168.1.4

Ping192.168.1.4:32databytes,PressCtrl_CtobreakFrom192.168.1.1:Destinationhostunreachable---省略部分显示内容---2.2.3常见场景下的VLAN配置案例2-9：跨交换机场景案例背景与要求以Jan16公司的财务部和项目部为例，为财务部创建VLAN10，PC1和PC2为财务部PC，连接在交换机SW1的ETH0/0/1和交换机SW2的ETH0/0/1端口，为项目部创建VLAN20，PC3和PC4为项目部PC，连接在交换机SW1的ETH0/0/2和交换机SW2的ETH0/0/2端口，配置交换机互联的端口模式为Trunk，实现两个部门内部可以通信，跨部门的PC不能互相通信。2.2.3常见场景下的VLAN配置案例配置过程①

在SW1和SW2上创建VLAN10和VLAN20。<Huawei>system-view[Huawei]sysnameSW1[SW1]vlanbatch1020<Huawei>system-view[Huawei]sysnameSW2[SW2]vlanbatch10202.2.3常见场景下的VLAN配置②在SW1和SW2上，将连接PC的交换机端口配置为access模式，并加入到相应的VLAN中。[SW1]interfaceEthernet0/0/1[SW1-Ethernet0/0/1]portlink-typeaccess[SW1-Ethernet0/0/1]portdefaultvlan10[SW1-Ethernet0/0/1]quit[SW1]interfaceEthernet0/0/2[SW1-Ethernet0/0/2]portlink-typeaccess[SW1-Ethernet0/0/2]portdefaultvlan20[SW1-Ethernet0/0/2]quit[SW2]interfaceEthernet0/0/1[SW2-Ethernet0/0/1]portlink-typeaccess[SW2-Ethernet0/0/1]portdefaultvlan10[SW2-Ethernet0/0/1]quit[SW2]interfaceEthernet0/0/2[SW2-Ethernet0/0/2]portlink-typeaccess[SW2-Ethernet0/0/2]portdefaultvlan20[SW2-Ethernet0/0/2]quit2.2.3常见场景下的VLAN配置③配置交换机SW1和SW2之间的端口为Trunk模式，并放行VLAN10和VLAN20。[SW1]interfaceEthernet0/0/3[SW1-Ethernet0/0/3]portlink-typetrunk[SW1-Ethernet0/0/3]porttrunkallow-passvlan1020[SW1-Ethernet0/0/3]quit[SW2]interfaceEthernet0/0/3[SW2-Ethernet0/0/3]portlink-typetrunk[SW2-Ethernet0/0/3]porttrunkallow-passvlan1020[SW2-Ethernet0/0/3]quit2.2.3常见场景下的VLAN配置④

在交换机上使用【displayvlan】命令查看交换机已创建的VLAN信息。[SW1]displayvlanThetotalnumberofvlansis:4---省略部分显示内容---10commonUT:Eth0/0/1(U)TG:Eth0/0/3(U)20commonUT:Eth0/0/2(U)TG:Eth0/0/3(U)---省略部分显示内容---

2.2.3常见场景下的VLAN配置案例验证①在交换机上使用【displayportvlan】命令查看各端口的模式[SW1]displayportvlanPortLinkTypePVIDTrunkVLANList-------------------------------------------------------------------------------Ethernet0/0/1access10-Ethernet0/0/2access20-Ethernet0/0/3trunk111020Ethernet0/0/4hybrid1-Ethernet0/0/5hybrid1----省略部分显示内容---

2.2.3常见场景下的VLAN配置②配置IP地址后，测试连通性。PC>ping192.168.1.2Ping192.168.1.2:32databytes,PressCtrl_CtobreakFrom192.168.1.2:bytes=32seq=1ttl=128time=63ms---省略部分显示内容---PC>ping192.168.1.3Ping192.168.1.3:32databytes,PressCtrl_CtobreakFrom192.168.1.1:Destinationhostunreachable---省略部分显示内容---PC>ping192.168.1.4Ping192.168.1.4:32databytes,PressCtrl_CtobreakFrom192.168.1.1:Destinationhostunreachable---省略部分显示内容---阶段总结虚拟局域网VLAN的作用？VLAN的工作原理？划分VLAN的方式有哪几种？交换机端口有哪几种类型？添加、删除及查看VLAN的方法？单交换机场景的VLAN配置方法？跨交换机场景的VLAN配置方法？2.1交换网络基础2.2虚拟局域网（VLAN）技术2.3生成树协议2.3.1冗余性与STP2.3.2STP的工作原理2.3.3STP配置2.3.4调节STP计时器参数2.4快速生成树协议2.3.1冗余性与STPSTP的由来

为了解决冗余链路引起的问题，IEEE通过了IEEE802.1d协议，即生成树协议（SpanningTreeProtocol,STP）。IEEE802.1d协议通过在交换机上运行一套复杂的算法，使冗余端口置于“阻塞状态”，使得网络中的计算机在通信时只有一条链路生效，而当这个链路出现故障时，IEEE802.1d协议将会重新计算出网络的最优链路，将处于“阻塞状态”的端口重新打开，从而确保网络连接稳定可靠。2.3.1冗余性与STPSTP的术语桥（Bridge）因为性能方面的限制等因素，早期的交换机一般只有两个转发端口，所以那时的交换机常常被称为“网桥”，或简称“桥”。在IEEE的术语中，“桥”这个术语一直沿用至今，但并不只是指只有两个转发端口的交换机了，而是泛指具有任意多个端口的交换机。桥的MAC地址（BridgeMACAddress）一个桥有多个转发端口，每个端口有一个MAC地址。通常，交换机会把端口编号最小的那个端口的MAC地址作为整个桥的MAC地址。2.3.1冗余性与STP桥ID（BridgeIdentifier，BID）一个桥（交换机）的桥ID由两部分组成，前面2字节是这个桥的桥优先级，后面6字节是这个桥的MAC地址。桥优先级的值可以手动设置，其默认值为0x8000（相当于十进制的32768）。2.3.1冗余性与STP端口ID（PortIdentifier，PID）第一种：端口ID由两个字节组成，第一个字节是该端口的端口优先级，后一个字节是端口编号。第二种：端口ID由16个比特组成，前4个比特是该端口的端口优先级，后12比特是该端口的端口编号。2.3.1冗余性与STP树的基本理论

在一个具有物理环路的交换网络中，交换机通过运行STP，自动生成一个没有环路的逻辑拓扑。该无环逻辑拓扑也称为STP树（STPTree），树节点为某些特定的交换机，树枝为某些特定的链路。一棵STP树包含了唯一的一个根节点，任何一个节点到根节点的工作路径不但是唯一的，而且是最优的。当网络拓扑发生变化时，STP树也会自动地发生相应的改变。

简而言之，有环的物理拓扑提高了网络连接的可靠性，而无环的逻辑拓扑避免了广播风暴、MAC地址表翻摆、多帧复制，这就是STP的精髓。2.3.2STP的工作原理生成树的生成过程①选举根桥（RootBridge），作为整个网络的根。②确定根端口（Rootport，RP），确定非根交换机与根交换机链接最优的端口。③确定指定端口（DesignatedPort，DP），确定每条链路与根桥连接最优的端口。④阻塞备用端口（AlternatePort，AP），形成一个无环网络。2.3.2STP的工作原理①选举根桥交换机S1、S2、S3都使用了默认的桥优先级32768；显然，S1的BID最小，所以最终S1将被选举为根桥。2.3.2STP的工作原理②确定根端口比较根路径开销，较小的为根端口；比较上行设备的BID，BID较小的端口为根端口；比较发送方端口ID，较小的端口为根端口。端口速率路径开销（IEEE802.1t标准）10Mbit/s2000000100Mbit/s2000001Gbit/s2000010Gbit/s20002.3.2STP的工作原理③确定指定端口指定端口也是通过比较RPC来确定的，RPC较小的端口将成为指定端口。如果RPC相同，则需要比较BID、PID等。2.3.2STP的工作原理④阻塞备用端口确定根端口和指定端口后，所有剩余端口称为备用端口。STP会对备用端口进行逻辑阻塞。备用端口被逻辑阻塞后，STP树的生成过程便告完成。2.3.2STP的工作原理STP端口的五种状态端口状态说明禁用（Disabled）禁用状态的端口无法接收和发出任何帧，端口处于关闭（Down）状态阻塞（Blocking）阻塞状态的端口只能接收STP协议帧，不能发送STP协议帧，也不能转发用户数据帧侦听（Listening）侦听状态的端口可以接收并发送STP协议帧，但不能进行MAC地址学习，也不能转发用户数据帧学习（Learning）学习状态的端口可以接收并发送STP协议帧，也可以进行MAC地址学习，但不能转发用户数据帧转发（Forwarding）转发状态的端口可以接收并发送STP协议帧，也可以进行MAC地址学习，同时能够转发用户数据帧2.3.2STP的工作原理端口状态的迁移①迁移流程2.3.2STP的工作原理②迁移示例2.3.3STP的配置案例背景与要求根据如右图所示网络拓扑，配置STP解决网络环路。案例配置思路配置STP模式。指定根桥。指定备份根桥（可选）。2.3.3STP的配置案例配置过程①配置交换机S1上生成树工作模式为STP；②配置S2上生成树工作模式为STP；<Huawei>system-view[Huawei]sysnameS1[S1]stpmodestp<Huawei>system-view[Huawei]sysnameS2[S2]stpmodestp2.3.3STP的配置③配置S3上生成树工作模式为STP。④配置S4上生成树工作模式为STP。⑤配置S1为根桥。⑥配置S2为备份根桥<Huawei>system-view[Huawei]sysnameS3[S3]stpmodestp<Huawei>system-view[Huawei]sysnameS4[S4]stpmodestp[S1]stprootprimary[S2]stprootsecondary2.3.3STP的配置案例测试①在S1上使用【displaystpbrief】命令，查看STP的简要信息。②在S4上查看STP的简要信息。[S1]displaystpbriefMSTIDPortRoleSTPStateProtection0GigabitEthernet0/0/1DESIFORWARDINGNONE0GigabitEthernet0/0/2DESIFORWARDINGNONE[S4]displaystpbriefMSTIDPortRoleSTPStateProtection0GigabitEthernet0/0/1ALTEDISCARDINGNONE0GigabitEthernet0/0/2ROOTFORWARDINGNONE0GigabitEthernet0/0/3DESIFORWARDINGNONE2.3.4调节STP计时器参数配置S1的BPDUMaxAge为6s，ForwardDelayTimer为4s。配置S2的BPDUMaxAge为6s，ForwardDelayTimer为4s。配置S3的BPDUMaxAge为6s，ForwardDelayTimer为4s。[S1]stptimermax-age600[S1]stptimerforward-delay400[S2]stptimermax-age600[S2]stptimerforward-delay400[S3]stptimermax-age600[S3]stptimerforward-delay4002.3.4调节STP计时器参数配置S4的BPDUMaxAge为6s，ForwardDelayTimer为4s。在S1上使用【displaystp】命令，查看STP的状态信息。[S4]stptimermax-age600[S4]stptimerforward-delay400S1]disstp-------[CISTGlobalInfo][ModeSTP]-------CISTBridge:0.4c1f-cc03-16b8ConfigTimes:Hello1sMaxAge6sFwDly4sMaxHop20ActiveTimes:Hello1sMaxAge6sFwDly4sMaxHop20CISTRoot/ERPC:0.4c1f-cc03-16b8/0CISTRegRoot/IRPC:0.4c1f-cc03-16b8/0---省略部分显示内容---阶段总结STP的生成过程主要分为哪几个步骤？STP如何选举根网桥、根端口和指定端口？STP端口的5种状态及状态的迁移过程？STP的配置过程？调节STP计时器参数的方法？2.1交换网络基础2.2虚拟局域网（VLAN）技术2.3生成树协议2.4快速生成树协议2.4.1RSTP的特点2.4.2RSTP的基本配置与验证2.4.1RSTP的特点RSTP的端口角色替代端口：可以简单地理解为根端口的备份，它是非根交换机收到了其他设备发送的BPDU从而被阻塞的端口。查看替代端口<SW3>displaystpbriefMSTID Port Role STPStateProtection0 GigabitEthernet0/0/22 ROOT FORWARDING NONE0 GigabitEthernet0/0/23

ALTE

DISCARDING NONE2.4.1RSTP的特点备份端口：是指交换机由于收到了自己所发送的BPDU从而被阻塞的端口。查看备份端口<SW2>displaystpbriefMSTID Port Role STPState Protection0 GigabitEthernet0/0/24 ROOT FORWARDING NONE0 GigabitEthernet0/0/20DESI FORWARDING NONE0 GigabitEthernet0/0/22 BACK DISCARDING NONE2.4.1RSTP的特点RSTP的端口状态丢弃（Discarding）学习（Learning）转发（Forwarding）RSTP的BPDU报文报文格式2.4.1RSTP的特点边缘端口作用：为了节省端口从初始启动到转发状态的时间间隔。特点默认不参与生成树计算，不用经历转发延迟；边缘端口的关闭或激活并不会触发RSTP拓扑变更。配置边缘端口[SW2]interfaceGigabitEthernet0/0/1[SW2-GigabitEthernet0/0/1]stpedged-portenable[SW2]interfaceGigabitEthernet0/0/2[SW2-GigabitEthernet0/0/2]stpedged-portenable[SW2]interfaceGigabitEthernet0/0/3[SW2-GigabitEthernet0/0/3]stpedged-portenable2.4.1RSTP的特点P/A机制定义：全称为Proposal/Agreement（提议/同意）机制，它是交换机之间的一种握手机制；功能：保证一个指定端口能够从丢弃状态快速进入转发状态，从而加快生成树的收敛。2.4.1RSTP的特点快速收敛过程：网络中运行的是RSTP，当交换机SW1与SW2之间新增了一条链路后，生成树收敛过程包括6步。①交换机SW1及SW2立即在各自的端口上发送BPDU，初始时双方都认为自己是根桥。②经过BPDU交互后，交换机SW2将认为交换机SW1才是当前的根桥，此时交换机SW1的GE0/0/1端口是指定端口，而交换机SW2的GE0/0/2端口则成为根端口，该端口将立即停止发送BPDU。这两个端口当前都处于丢弃状态。2.4.1RSTP的特点③P/A过程将在交换机SW1与SW2之间发生。由于交换机SW1的GE0/0/1端口为指定端口且处于丢弃状态，因此交换机SW1从GE0/0/1端口发送Proposal置位的BPDU。④

交换机SW2收到Proposal置位的BPDU后，立即启动一个同步过程。2.4.1RSTP的特点⑤交换机SW2的所有端口均已完成了同步，交换机SW2清楚地知道本地的端口不存在环路，它立即将根端口GE0/0/2切换到转发状态，并从该端口向交换机SW1发送Agreement置位的BPDU。⑥交换机SW1在GE0/0/1端口上收到Agreement置位的BPDU后，立即将该端口切换到转发状态，此时PC2与PC1便可以实现通信了。2.4.1RSTP的特点RSTP的保护功能BPDU保护：避免网络中的RSTP重计算，防止二层环路和BPDU攻击。在交换机上配置BPDU保护①实验拓扑如右图②配置BPDU保护[SW2]interfacceGigabitEthernet0/0/1[SW2-GigabitEthernet0/0/1]stpedged-portenable[SW2]interfacceGigabitEthernet0/0/2[SW2-GigabitEthernet0/0/2]stpedged-portenable[SW2]interfaceGigabitEthernet0/0/3[SW2-GigabitEthernet0/0/3]stpedged-portenable[SW2]stpbpdu-protection2.4.1RSTP的特点③查看BPDU保护④验证BPDU保护功能<SW2>displaystpbriefMSTID Port Role STPState Protection0 GigabitEthernet0/0/1 DESI FORWARDING BPDU0 GigabitEthernet0/0/2 DESI FORWARDING BPDU0 GigabitEthernet0/0/3 DESI DISCARDING BPDU0GigabitEthernet0/0/24 ROOT DISCARDING NONEJan4202018:33:00-08:00SW2%%01MSTP/4/BPDU_PROTECTION(l)[60]:Thisedged-portGigabitEthernet0/0/1thatenabledBPDU-Protectionwillbeshutdown,becauseitreceivedBPDUpacket!2.4.1RSTP的特点根保护：避免RSTP重新计算，防止根桥被抢占，保护根桥。配置过程①拓扑结构②在端口上配置根保护③查看端口RSTP的状态[SW1]interfaceGigabitEthernet0/0/20[SW1-GigabitEthernet0/0/20]stproot-protection<SW1>displaystpbriefMSTID Port Role STPState Protection0 GigabitEthermet0/0/20 DESI FORWARDING ROOT2.4.1RSTP的特点环路保护①在根端口上激活环路保护功能。在SW3的GE0/0/22端口上激活环路保护功能。查看STP端口状态[SW3]interfaceGigabitEthernet0/0/22[SW3-GigabitEthernet0/0/23]stploop-protection<SW3>displaystpbriefMSTID

Port Role STPState Protection0 GigabitEthernet0/0/22 ROOT FORWARDING LOOP0 GigabitEthernet0/0/23 ALTE DISCARDING NONE2.4.1RSTP的特点②在替代端口上激活了环路保护功能。在SW3的GE0/0/23端口上激活环路保护功能。查看STP端口状态[SW3]interfaceGigabitEthernet0/0/23[SW3-GigabitEthernet0/0/23]stploop-protection<SW3>displaystpbriefMSTID Port RoleSTPState Protection0 GigabitEthernet0/0/22 ROOT FORWARDING LOOP0 GigabitEthernet0/0/23

ALTE DISCARDING LOOP2.4.1RSTP的特点拓扑变更保护①激活拓扑变更保护功能。②修改拓扑变更保护功能默认单位时间。③修改拓扑变更保护的默认单位时间内处理TCBPDU次数。[SW]stptc-protection[SW]stptc-protectionintervalinterval-value[SW]stptc-protectionthresholdvalue2.4.2RSTP的基本配置与验证RSTP的基本配置与验证案例背景与要求

在交换机SW1、SW2、SW3、SW4上部署RSTP。要求完成配置后交换机SW4的GE0/0/20端口被阻塞，配置完成后在交换机SW4上查看STP端口状态和GE0/0/20的端口详细信息进行验证。2.4.2RSTP的基本配置与验证案例配置过程配置交换机SW1配置交换机SW2<Huawei>system-view[Huawei]sysnameSW1[SW1]stpmoderstp[SW1]stprootprimary<Huawei>system-view[Huawei]sysnameSW2[SW2]stpmoderstp[SW2]stprootsecondary2.4.2RSTP的基本配置与验证配置交换机SW3配置交换机SW4<Huawei>system-view[Huawei]sysnameSW3[SW3]stpmoderstp<Huawei>system-view[Huawei]sysnameSW4[SW4]stpmoderstp[SW4]interfaceGigabitEthernet0/0/20[SW4-GigabitEthernet0/0/20]stpcost1000002.4.2RSTP的基本配置与验证案例验证查看交换机SW4的STP端口状态。[SW4]displaystpbriefMSTID Port Role STPStateProtection0 GigabitEthernet0/0/20 ALTE DISCARDING NONE0 GigabitEthernet0/0/24 ROOT FORWARDING NONE2.4.2RSTP的基本配置与验证查看交换机SW4的GE0/0/20的端口详细信息。[SW4]displaystpinterfaceGigabitEthernet0/0/20-------[CISTGlobalInfo][ModeRSTP]-------CISTBridge:32768.4c1f-cc3e-291d---省略部分显示内容---CISTRootPortId:128.24BPDU-Protection:DisabledTCorTCNreceived:33TCcountperhello:0STPConvergeMode:NormalTimesincelastTC:0days0h:0m:42sNumberofTC:12LastTCoccurred:GigabitEthernet0/0/24----[Port20(GigabitEthernet0/0/20)][DISCARDING]-------省略部分显示内容---本章总结本章介绍了交换网络基础、交换机的基本设置、VLAN的基本理论和配置，然后讲解了冗余性和STP、STP原理、STP的配置、调节STP计时器参数。最后通过分析RSTP的特点，对园区网设计示例进行了基本配置与验证。通过对本章的学习，读者应该对交换网络有一定的了解，能够充分理解VLAN所实现的广播域隔离的原理，可以熟练地配置VLAN、STP和RSTP。一.单选题一台交换机有8个端口,一个单播帧从某一端口进入了该交换机,但交换机在MAC地址表中查不到关于该帧的目的MAC地址的表项,那么交换机对该帧进行的转发操作是?()A.丢弃 B.泛洪 C.点对点转发一台交换机有8个端口,一个单播帧从某一端口进入了该交换机，交换机在MAC地址表中查到了关于该帧的目的MAC地址的表项,那么交换机对该顿进行的转发操作是?()A.一定是点对点转发 B.一定是丢弃

C.可能是点对点转发,也可能是丢弃 D.泛洪标准规定,MAC地址表中的倒数计时器的默认初始值是（

）A.100s B5min C30min携带ARP应答报文的帧应该是一个什么帧？（

）A.广播帧 B.组播帧 C.单播帧携带ARP请求报文的帧应该是一个什么帧？（

）A.广播帧 B.组播帧 C.单播帧关于STP，下列描述正确的是？（

）A.STP树的收敛过程通常需要几十分钟B.STP树的收敛过程通常需要几十秒钟C.STP树的收敛过程通常需要几秒钟RSTP定义了几种端口状态？（

）A.2 B.3 C.4 D.5下列选项中哪