第2章 03交換機的生成樹技術及性能評價

1、STP ISSUE “STP often accounts for more than 50 % of the configuration, troubleshooting, and maintenance headaches in real-world campus networks (especially if they are poorly designed).” 5.1.1 Redundancy Layer 2 redundancy improves the availability of the network by implementing alternate network pa

2、ths by adding equipment and cabling. Having multiple paths for data to traverse the network allows for a single path to be disrupted without impacting the connectivity of devices on the network. In a hierarchical design, redundancy is achieved at the distribution and core layers through additional h

3、ardware and alternate paths through the additional hardware.5.1.1 Redundancy5.1.2 Issues with Redundancy Broadcast StormsA broadcast storm occurs when there are so many broadcast frames caught in a Layer 2 loop that all available bandwidth is consumed. Consequently, no bandwidth is available bandwid

4、th for legitimate traffic, and the network becomes unavailable for data communication. A broadcast storm is inevitable on a looped network. As more devices send broadcasts out on the network, more and more traffic gets caught in the loop, eventually creating a broadcast storm that causes the network

5、 to fail.Redundancy Creates LoopsL2 loops reasonEthernet frames have no TTL fieldAfter an Ethernet frame starts to loop, it will probably continue until someone shuts off one of the switches or breaks a link. IP has a mechanism to prevent loops.8河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用2.

6、3.1 生成樹協(xié)議生成樹協(xié)議起源起源: : 采用冗余拓撲結構保證了當設備或鏈路故障時提供備采用冗余拓撲結構保證了當設備或鏈路故障時提供備份設備或鏈路，從而不影響正常通信，但是，如果網(wǎng)絡設份設備或鏈路，從而不影響正常通信，但是，如果網(wǎng)絡設計不合理，這些冗余設備及鏈路構成的環(huán)路將會引發(fā)很多計不合理，這些冗余設備及鏈路構成的環(huán)路將會引發(fā)很多問題，導致網(wǎng)絡無法工作甚至癱瘓問題，導致網(wǎng)絡無法工作甚至癱瘓 9河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用橋接環(huán)路的危害橋接環(huán)路的危害 橋接環(huán)路主要產(chǎn)生的廣播風暴、單幀多次遞交、橋接環(huán)路主要產(chǎn)生的廣播風

7、暴、單幀多次遞交、MAC地址表失效地址表失效3個方面的危害。個方面的危害。10河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用為什么引入生成樹協(xié)議為什么引入生成樹協(xié)議 通過通過阻斷冗余鏈路阻斷冗余鏈路來消除橋接網(wǎng)絡中可能存在的路徑回環(huán)來消除橋接網(wǎng)絡中可能存在的路徑回環(huán) 當前活動路徑發(fā)生故障時當前活動路徑發(fā)生故障時激活冗余備份鏈路激活冗余備份鏈路恢復網(wǎng)絡連通性恢復網(wǎng)絡連通性11河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用生成樹協(xié)議生成樹協(xié)議Spanning-Tree Protoco

8、l 采用采用STPSTP生成樹協(xié)議，可以生成樹協(xié)議，可以有效的管理冗余鏈路：有效的管理冗余鏈路：阻斷環(huán)路阻斷環(huán)路鏈路備份鏈路備份 協(xié)議標準協(xié)議標準IEEE 802.1DIEEE 802.1DSTPSTP掌管著端口的轉發(fā)大權掌管著端口的轉發(fā)大權“小樹枝抖一抖，上層協(xié)議小樹枝抖一抖，上層協(xié)議就得另謀生路就得另謀生路”。12河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用STP Prevents Loops STP determines where the are loops and blocks links that are redundan

9、t depend on executes an algorithm called Spanning Tree Algorithm (STA). 13河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用2.3.2生成樹協(xié)議的基本原理生成樹協(xié)議的基本原理 基本思想：基本思想：在網(wǎng)橋之間傳遞特殊的消息（配置消在網(wǎng)橋之間傳遞特殊的消息（配置消息），包含足夠的信息做以下工作：息），包含足夠的信息做以下工作：從網(wǎng)絡中的所有網(wǎng)橋中，選出一個作為根網(wǎng)橋從網(wǎng)絡中的所有網(wǎng)橋中，選出一個作為根網(wǎng)橋（RootRoot）計算本網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋的計算本網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋的最短路徑

10、最短路徑對每個對每個LANLAN，選出離根橋最近的那個網(wǎng)橋作為，選出離根橋最近的那個網(wǎng)橋作為指定網(wǎng)指定網(wǎng)橋，橋，負責所在負責所在LANLAN上的數(shù)據(jù)轉發(fā)上的數(shù)據(jù)轉發(fā)網(wǎng)橋選擇一個網(wǎng)橋選擇一個根端口根端口，該端口給出的路徑是此網(wǎng)橋，該端口給出的路徑是此網(wǎng)橋到根橋的最佳路徑到根橋的最佳路徑選擇除根端口之外的包含于生成樹上的端口選擇除根端口之外的包含于生成樹上的端口（指定指定端口）端口）14河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用1.生成樹協(xié)議的基本概念生成樹協(xié)議的基本概念 交換機或者網(wǎng)橋的端口角色交換機或者網(wǎng)橋的端口角色:根端口根端口(

11、Root Port):提供最短路徑到跟橋的端口提供最短路徑到跟橋的端口.指派端口指派端口(Designated Port):每個每個LAN通過該端口連通過該端口連接到跟橋接到跟橋替換端口替換端口(Alternate Port):跟端口的替換端口跟端口的替換端口,跟端口跟端口失效失效,該端口就立刻變?yōu)楦丝谠摱丝诰土⒖套優(yōu)楦丝趥浞荻丝趥浞荻丝?Backup Port):指派端口的備份端口指派端口的備份端口.非活動端口非活動端口(Disable Port):不處于活動狀態(tài)的端口不處于活動狀態(tài)的端口注注:端口優(yōu)先級端口優(yōu)先級:Root PortDesignated PortAlternate Po

12、rtBackup Port15河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用生成樹協(xié)議的基本概念生成樹協(xié)議的基本概念 交換機或者網(wǎng)橋的端口狀態(tài)交換機或者網(wǎng)橋的端口狀態(tài): :Discarding:Discarding:既不對收到的幀進行轉發(fā)既不對收到的幀進行轉發(fā), ,也不進行源也不進行源MACMAC地址學習地址學習. .Learning:Learning:不對收到的幀進行轉發(fā)不對收到的幀進行轉發(fā), ,但進行源但進行源MACMAC地址學習地址學習, ,一般為一般為15s15sForwarding:Forwarding:既對收到的幀進行轉發(fā)既

13、對收到的幀進行轉發(fā), ,也進行源也進行源MACMAC地址的學習地址的學習. .16河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用生成樹協(xié)議的基本概念生成樹協(xié)議的基本概念 交換機或者網(wǎng)橋的端口狀態(tài)交換機或者網(wǎng)橋的端口狀態(tài):堵塞堵塞(blocking):不轉發(fā)幀不轉發(fā)幀,只接受只接受BPDUs,主要目的是防止循環(huán)的產(chǎn)主要目的是防止循環(huán)的產(chǎn)生生.默認情況下默認情況下,當當switch啟動時所有端口均為啟動時所有端口均為blocking狀態(tài)，一般狀態(tài)，一般為為20s監(jiān)聽監(jiān)聽(listening):端口接受和發(fā)送端口接受和發(fā)送BPDUs監(jiān)聽數(shù)據(jù)幀

14、監(jiān)聽數(shù)據(jù)幀,不轉發(fā)數(shù)據(jù)幀，不轉發(fā)數(shù)據(jù)幀，來決定在傳送數(shù)據(jù)幀之前沒有循環(huán)會發(fā)生，一般為來決定在傳送數(shù)據(jù)幀之前沒有循環(huán)會發(fā)生，一般為15s注注: 對一個已經(jīng)穩(wěn)定的網(wǎng)絡對一個已經(jīng)穩(wěn)定的網(wǎng)絡,只有只有Root Port和和 Designated Port才會進入才會進入Forwarding狀態(tài)狀態(tài)網(wǎng)橋協(xié)網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)議數(shù)據(jù)單元單元17河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用生成樹協(xié)議的基本概念生成樹協(xié)議的基本概念 網(wǎng)橋標識網(wǎng)橋標識(Bridge ID):8字節(jié)字節(jié), 其中其中,前前2字節(jié)字節(jié)是網(wǎng)橋優(yōu)先級是網(wǎng)橋優(yōu)先級(Priority),取值

15、為取值為0-65535。缺省值為缺省值為32768. 后后6字節(jié)字節(jié)為網(wǎng)橋的為網(wǎng)橋的MAC地址地址.18河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用Rick Graziani 18Two-key STP Concepts STP calculations make extensive use of two key concepts in creating a loop-free topology:Bridge IDPath CostLink SpeedCost (Revised IEEE Spe

16、c)Cost (Previous IEEE Spec)10 Gbps211 Gbps41100 Mbps191010 Mbps10010019河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用Rick Graziani 19Bridge ID (BID) is used to identify each bridge/switch.The BID is used in determining the center of the network, in respect to STP, known as

17、the root bridge.Bridge ID (BID)Bridge ID Without the Extended System IDBridge ID with the Extended System ID20河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用Rick Graziani 20 Consists of two components:A 2-byte Bridge Priority: Cisco switch defaults to 32,768 or 0 x8000.Usual

18、ly expressed in decimal format A 6-byte MAC addressUsually expressed in hexadecimal format.Bridge ID (BID)21河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用Rick Graziani 21Bridge ID (BID)Each switch has a unique BID. Original 802.1D standard, the BID = Priority Field +MAC add

19、ress of the switch. All VLANs were represented by a CST one spanning tree for all vlans (later). PVST requires that a separate instance of spanning tree run for each VLAN BID field is required to carry VLAN ID (VID). Extended system ID to carry a VID. 22河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章

20、 交換機應用22Path Cost Linear (Original Spec) Bridges use the concept of cost to evaluate how close they are to other bridges. Used to create the loop-free topology . Running out of room for faster switches including 10 Gbps EthernetLink SpeedCost (Revised IEEE Spec)Cost (Previous IEEE Spec)10 Gbps211 Gb

21、ps41100 Mbps191010 Mbps10010023河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用Rick Graziani 23Path Cost Non-Linear( Revised Spec)IEEE modified the most to use a non-linear scale with the new values of:4 Mbps 250 (cost)10 Mbps 100 (cost)16 Mbps 62 (cost)45 Mbps 39 (cost)100 M

22、bps 19 (cost)155 Mbps 14 (cost)622 Mbps 6 (cost)1 Gbps 4 (cost)10 Gbps 2 (cost)You can change the path cost by modifying the cost of a port.Exercise caution when you do this!BID and Path Cost are used to develop a loop-free topology .24河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用生成樹協(xié)議的基本概念生成

23、樹協(xié)議的基本概念網(wǎng)橋之間通過交換網(wǎng)橋之間通過交換BPDU幀來獲得建幀來獲得建立最佳樹型拓撲結構所需的信息立最佳樹型拓撲結構所需的信息,該該幀以組播地址幀以組播地址01-80-c2-00-00為為目的目的地址地址.25河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用2.配置消息的內(nèi)容配置消息的內(nèi)容26河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用配置消息格式配置消息格式27河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用配置消息

24、的處理配置消息的處理28河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用配置消息的處理配置消息的處理-續(xù)續(xù)29河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用如何確定最優(yōu)的配置消息如何確定最優(yōu)的配置消息30河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用一個接受并處理配置消息的例子一個接受并處理配置消息的例子31河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用一個接受并處理

25、配置消息的例子一個接受并處理配置消息的例子-續(xù)續(xù)根據(jù)收到配置消息的優(yōu)先級，選擇根據(jù)收到配置消息的優(yōu)先級，選擇Port4為根端口為根端口，選擇，選擇Port1和和Port2為指定端口為指定端口，同時，同時阻塞端口阻塞端口Port3和和Port5。從從Port1和和Port2發(fā)送新的配置消息：（發(fā)送新的配置消息：（23，15，81），其），其中，中，RootId = 23RootPathCost = 14+1 = 15RootPort = Port432河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用3.生成樹的形成過程生成樹的形成過程 穩(wěn)定

26、拓撲需要依靠的元素穩(wěn)定拓撲需要依靠的元素: 每個網(wǎng)橋唯一的每個網(wǎng)橋唯一的ID,由橋優(yōu)先級和由橋優(yōu)先級和MAC地址組合而成地址組合而成.網(wǎng)橋到根橋的路徑花費網(wǎng)橋到根橋的路徑花費(root path cost)每個端口每個端口ID,由端口優(yōu)先級和端口號組成由端口優(yōu)先級和端口號組成交換交換BPDU幀獲得幀獲得: 選擇了一個網(wǎng)橋為根網(wǎng)橋選擇了一個網(wǎng)橋為根網(wǎng)橋(root bridge) 除根橋外的網(wǎng)橋都有一個根端口除根橋外的網(wǎng)橋都有一個根端口(root port)每個網(wǎng)橋都計算除到跟橋的最短路徑每個網(wǎng)橋都計算除到跟橋的最短路徑33河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡

27、工程實用教程第2章 交換機應用3.生成樹的形成過程生成樹的形成過程交換交換BPDU幀獲得幀獲得: 每個每個LAN都有了指派網(wǎng)橋都有了指派網(wǎng)橋,位于該位于該LAN與與根網(wǎng)橋之間的最短路徑中根網(wǎng)橋之間的最短路徑中. 指派網(wǎng)橋和指派網(wǎng)橋和LAN相連的端口為指派端口相連的端口為指派端口根端口和指派端口進入根端口和指派端口進入Forwarding狀態(tài)狀態(tài)34河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用LANE生成樹基本計算過程選舉根交換機生成樹基本計算過程選舉根交換機SWALANALANBLANCSWBSWCLAND32768.00e0-fc1

28、6-ee4332768.00e0-fc41-425932768.00e0-fc41-43b9Root Bridge35河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用生成樹基本計算過程選舉非根交換機的生成樹基本計算過程選舉非根交換機的根端口根端口LANESWALANALANBLANCSWBSWCLAND32768.00e0-fc16-ee4332768.00e0-fc41-425932768.00e0-fc41-43b9Root BridgeRoot PortRoot Port36河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實

29、用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用生成樹基本計算過程選舉網(wǎng)段的指派端口生成樹基本計算過程選舉網(wǎng)段的指派端口LANESWALANALANBLANCSWBSWCLAND32768.00e0-fc16-ee4332768.00e0-fc41-425932768.00e0-fc41-43b9LANA的指派端口的指派端口LANB的指派端口的指派端口RootLAND的的指派端口指派端口LANE的的指派端口指派端口Alternate Port首先比較該網(wǎng)段所連接的端口所屬交換機的根路徑開銷，越小越優(yōu)先；如果根路徑開銷相同，則首先比較該網(wǎng)段所連接的端口所屬交換機的根路徑開銷，越小越優(yōu)先；如果根路徑

30、開銷相同，則比較所連接的端口所屬交換機的交換機標識，越小越優(yōu)先；如果根路徑開銷相同，交換機標識也比較所連接的端口所屬交換機的交換機標識，越小越優(yōu)先；如果根路徑開銷相同，交換機標識也相同，則比較所連接的端口的端口標識，越小越優(yōu)先。相同，則比較所連接的端口的端口標識，越小越優(yōu)先。LANC的的指派端口指派端口37河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用Forwarding端口狀態(tài)變換端口狀態(tài)變換DisabledLearning端口開啟端口開啟端口禁用端口禁用123322端口禁用端口禁用端口禁用端口禁用端口禁用端口禁用ListeningB

31、locking1：端口被選為指派端口：端口被選為指派端口（Designated Port）或根端口）或根端口（Root Port）；）；2：端口被選為替換端口：端口被選為替換端口（Alternate Port）；）；3：經(jīng)過：經(jīng)過Forward Delay間隔。間隔。Forward Delay默認為默認為15秒。秒。38河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用端口狀態(tài)描述端口狀態(tài)描述端口狀態(tài)端口狀態(tài)描描 述述Disabled端口沒有啟端口沒有啟用用此狀態(tài)下端口不轉發(fā)數(shù)據(jù)幀，不學習此狀態(tài)下端口不轉發(fā)數(shù)據(jù)幀，不學習MAC地址表，不地址

32、表，不參與生成樹計算。參與生成樹計算。Listening偵聽狀態(tài)偵聽狀態(tài)此狀態(tài)下端口不轉發(fā)數(shù)據(jù)幀，不學習此狀態(tài)下端口不轉發(fā)數(shù)據(jù)幀，不學習MAC地址表，只地址表，只參與生成樹計算，接收并發(fā)送參與生成樹計算，接收并發(fā)送BPDU。Blocking阻塞狀態(tài)阻塞狀態(tài)此狀態(tài)下端口不轉發(fā)數(shù)據(jù)幀，不學習此狀態(tài)下端口不轉發(fā)數(shù)據(jù)幀，不學習MAC地址表，此地址表，此狀態(tài)下端口接收并處理狀態(tài)下端口接收并處理BPDU，但是不向外發(fā)送，但是不向外發(fā)送BPDU。Learning學習狀態(tài)學習狀態(tài)此狀態(tài)下端口不轉發(fā)數(shù)據(jù)幀，但是學習此狀態(tài)下端口不轉發(fā)數(shù)據(jù)幀，但是學習MAC地址表，地址表，參與計算生成樹，接收并發(fā)送參與計算生成樹，

33、接收并發(fā)送BPDU。Forwarding轉發(fā)狀態(tài)轉發(fā)狀態(tài)此狀態(tài)下端口正常轉發(fā)數(shù)據(jù)幀，學習此狀態(tài)下端口正常轉發(fā)數(shù)據(jù)幀，學習MAC地址表，參地址表，參與計算生成樹，接收并發(fā)送與計算生成樹，接收并發(fā)送BPDU。39河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用4.鏈路故障怎么辦？鏈路故障怎么辦？40河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用鏈路故障處理一鏈路故障處理一 Port4的配置消息的配置消息生存期超時生存期超時了了, 則拋棄該配置消息則拋棄該配置消息, 重新進行重新進行生成

34、樹計算生成樹計算, 選擇選擇Port3為新的根端口，而網(wǎng)橋為新的根端口，而網(wǎng)橋81的配置消息沒的配置消息沒有變化有變化41河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用鏈路故障處理二鏈路故障處理二 Port3的配置消息生存期也超時了，則拋棄該配置消息，重新進行的配置消息生存期也超時了，則拋棄該配置消息，重新進行生成樹計算，選擇生成樹計算，選擇Port5為新的根端口，網(wǎng)橋為新的根端口，網(wǎng)橋81的配置消息變?yōu)榈呐渲孟⒆優(yōu)椋?3，16，81）42河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交

35、換機應用鏈路故障處理三鏈路故障處理三 Port5的配置消息生存期也超時了，則拋棄該配置消息，以自己為根的配置消息生存期也超時了，則拋棄該配置消息，以自己為根橋發(fā)送配置消息（橋發(fā)送配置消息（81，0，81），直到從任一個端口收到優(yōu)先級更高），直到從任一個端口收到優(yōu)先級更高的配置消息的配置消息43河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用5.生成樹協(xié)議的不足生成樹協(xié)議的不足44河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用2.3.3快速生成樹協(xié)議快速生成樹協(xié)議 針對針對STP S

36、TP 收斂慢這一弱點，收斂慢這一弱點， IEEEIEEE制定了標準的制定了標準的 802.1w802.1w協(xié)協(xié)議，它使得以太網(wǎng)的環(huán)路收斂得以在議，它使得以太網(wǎng)的環(huán)路收斂得以在1 1秒到秒到1010秒之中完成，秒之中完成，所以所以 802.1w 802.1w 又被稱為快速又被稱為快速 STPSTP（RSTP - Rapid Spanning RSTP - Rapid Spanning Tree ProtocolTree Protocol）。）。 由于目前三層交換機的大量應用和基于由于目前三層交換機的大量應用和基于 802.1q802.1q協(xié)議的協(xié)議的 VLAN VLAN 設計的需要，設計的需要，

37、IEEE IEEE 著手制定著手制定 802.1s802.1s多生成樹協(xié)議多生成樹協(xié)議MSTPMSTP，目的是既能夠?qū)崿F(xiàn)同一臺交換機內(nèi)運行不同，目的是既能夠?qū)崿F(xiàn)同一臺交換機內(nèi)運行不同 STP STP 算算法的協(xié)議，同時又考慮到可以將相同屬性的法的協(xié)議，同時又考慮到可以將相同屬性的 VLAN VLAN 歸納成歸納成組，在一個組，在一個 VLAN VLAN 組內(nèi)采用單一的組內(nèi)采用單一的 STP STP 算法。算法。 45河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用2.3.3快速生成樹協(xié)議快速生成樹協(xié)議46河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 ht

38、tp:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用快速生成樹的改進一快速生成樹的改進一 在新拓撲結構中的根端口可以立刻進入轉發(fā)狀態(tài)，如果舊的根端口已經(jīng)進在新拓撲結構中的根端口可以立刻進入轉發(fā)狀態(tài)，如果舊的根端口已經(jīng)進入阻塞狀態(tài)，而且新根端口連接的對端交換機的指定端口處于入阻塞狀態(tài)，而且新根端口連接的對端交換機的指定端口處于Forwarding狀態(tài)。狀態(tài)。47河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用快速生成樹的改進二快速生成樹的改進二 指定端口可以通過與相連的網(wǎng)橋進行一次握手，快速進入轉發(fā)狀態(tài)。指定端口可以通過與

39、相連的網(wǎng)橋進行一次握手，快速進入轉發(fā)狀態(tài)。48河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用 兩點注意兩點注意:握手必須在點對點鏈路的條件下進行握手必須在點對點鏈路的條件下進行一次握手之后，響應握手的網(wǎng)橋的非邊緣指定一次握手之后，響應握手的網(wǎng)橋的非邊緣指定端口需要繼續(xù)向自己的鄰接網(wǎng)橋發(fā)起握手端口需要繼續(xù)向自己的鄰接網(wǎng)橋發(fā)起握手49河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用快速生成樹的改進三快速生成樹的改進三網(wǎng)絡邊緣的端口，即直接與終端相連，而不是和其他網(wǎng)絡邊緣的端口，即直接與

40、終端相連，而不是和其他網(wǎng)橋相連的端口可以直接進入轉發(fā)狀態(tài)，不需要任何網(wǎng)橋相連的端口可以直接進入轉發(fā)狀態(tài)，不需要任何延時。延時。50河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用快速生成樹的性能快速生成樹的性能51河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用生成樹和快速生成樹有何區(qū)別生成樹和快速生成樹有何區(qū)別52河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用（3 3）設置生成樹模式設置生成樹模式 在全局配置模式下使用在全局

41、配置模式下使用spanning-tree mode stp | rstp | mstp spanning-tree mode stp | rstp | mstp 來指定成樹協(xié)議的模式類型。使用來指定成樹協(xié)議的模式類型。使用no spanning-tree modeno spanning-tree mode命令將生成命令將生成樹版本恢復至缺省值。樹版本恢復至缺省值。（4 4）配置交換機優(yōu)先級（配置交換機優(yōu)先級（Switch PrioritySwitch Priority） 在全局配置模式下使用在全局配置模式下使用spanning-tree vlan id priority priorityspa

42、nning-tree vlan id priority priority命令，配置交換機的優(yōu)先級，其中命令，配置交換機的優(yōu)先級，其中instance-idinstance-id，范圍為，范圍為0 064,priority64,priority取值范圍為取值范圍為0 0到到6144061440，按，按40964096的倍數(shù)遞增，缺省值為的倍數(shù)遞增，缺省值為3276832768. .如果要恢復到缺省值，可用如果要恢復到缺省值，可用no spanning-tree vlan id no spanning-tree vlan id prioritypriority命令命令2.3.4 生成樹協(xié)議的配置生

43、成樹協(xié)議的配置(1(1）查看生成樹的配置查看生成樹的配置 使用使用show spanning-treeshow spanning-tree命令查看命令查看Spanning TreeSpanning Tree的配置的配置 （2 2）打開、關閉打開、關閉STPSTP協(xié)議協(xié)議 在全局配置模式下使用在全局配置模式下使用spanning-tree vlan ID spanning-tree vlan ID 命令打開命令打開STPSTP協(xié)議。如協(xié)議。如果要關閉果要關閉STPSTP協(xié)議，使用協(xié)議，使用no spanning-treeno spanning-tree命令。命令。53河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院

44、 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用（6 6）配置端口的路徑花費（）配置端口的路徑花費（Path CostPath Cost） 可以在接口配置模式下使用可以在接口配置模式下使用spanning-tree vlan id cost costspanning-tree vlan id cost cost命令命令來配置該端口上的路徑花費。其中來配置該端口上的路徑花費。其中instance-idinstance-id的范圍為的范圍為0 06464, ,costcost取取值范圍為值范圍為1 1到到200,000,000200,000,000。缺省值為根據(jù)端口的鏈

45、路速率自動計算。缺省值為根據(jù)端口的鏈路速率自動計算。（7 7）配置）配置Hello TimeHello Time、Forward-Delay TimeForward-Delay Time和和Max-Age Time Max-Age Time 生成樹協(xié)議的配置生成樹協(xié)議的配置 （5 5）配置端口優(yōu)先級（）配置端口優(yōu)先級（Port PriorityPort Priority） 在接口配置模式下使用在接口配置模式下使用spanning-tree spanning-tree vlanvlan id id port-priority port-priority prioritypriority命令配置端

46、口的優(yōu)先級。其中命令配置端口的優(yōu)先級。其中instance-idinstance-id，范圍為，范圍為0 06464，prioritypriority取值范圍為取值范圍為0 0到到240240，按，按1616的倍數(shù)遞增，缺省值為的倍數(shù)遞增，缺省值為128128。如果要。如果要恢復到缺省值，使用恢復到缺省值，使用no spanning-tree no spanning-tree mstmst instance-id port- instance-id port-prioritypriority命令。命令。54河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第

47、2章 交換機應用生成樹協(xié)議的配置生成樹協(xié)議的配置 舉例：設置交換機運行STP 模式。Switch(Config)# spanning-tree mode stp 舉例：在全局模式打開MSTP，并且在端口0/0/2 模式關閉MSTP。Switch(Config)# spanning-treeSwitch(Config)# interface ethernet 0/0/2Switch(Config-Ethernet0/0/2)# no spanning-tree55河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用56河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學

48、院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用如下圖所示，假設如下圖所示，假設Switch ASwitch A、B B、C C 的的bridge IDbridge ID是遞增的，即是遞增的，即Switch A Switch A 的優(yōu)先級最高。的優(yōu)先級最高。A A和和B B 間是千兆鏈路，間是千兆鏈路，A A 和和C C 間為百兆鏈路間為百兆鏈路，B B 和和C C 間為十兆鏈路。間為十兆鏈路。Switch A Switch A 做為該網(wǎng)絡的骨干交換機，對做為該網(wǎng)絡的骨干交換機，對Switch B Switch B 和和Switch C Switch C 都做了鏈

49、路冗余，顯然，如果讓這些鏈路都生都做了鏈路冗余，顯然，如果讓這些鏈路都生效時是會產(chǎn)生廣播風暴的。效時是會產(chǎn)生廣播風暴的。 網(wǎng)絡拓撲樹的生成及變化示例網(wǎng)絡拓撲樹的生成及變化示例 57河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程第2章 交換機應用如果三臺如果三臺Switch Switch 都打開了都打開了STPSTP，它們通過交換，它們通過交換BPDUBPDU選出根選出根橋為橋為Switch ASwitch A。Switch B Switch B 發(fā)現(xiàn)有兩個端口都連在發(fā)現(xiàn)有兩個端口都連在Switch ASwitch A上，它就選出優(yōu)先級最高的端口為上，它就

50、選出優(yōu)先級最高的端口為root portroot port，另一個端口，另一個端口就被選為就被選為Alternate portAlternate port。而。而Switch C Switch C 發(fā)現(xiàn)它既可以通過發(fā)現(xiàn)它既可以通過B B 到到A A，也可以直接到，也可以直接到A A，通過計算發(fā)現(xiàn)：通過，通過計算發(fā)現(xiàn)：通過B B到到A A的鏈路花的鏈路花費比直接到費比直接到A A的低（各種鏈路對應的鏈路花費可查內(nèi)部的鏈的低（各種鏈路對應的鏈路花費可查內(nèi)部的鏈路花費表）于是路花費表）于是SwitchCSwitchC就選擇了與就選擇了與B B相連的端口為相連的端口為Root Root portport，與，與A A相連的端口為相連的端口為Alternate portAlternate port。網(wǎng)絡拓撲樹的生成及變化示例網(wǎng)絡拓撲樹的生成及變化示例 58河北師范大學思科網(wǎng)絡技術學院 http:/計算機網(wǎng)絡工程實用教程計算機網(wǎng)絡工程實用教程