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交换机生成树协议
篇一：交换机生成树协议指导书
交换机生成树协议指导说明
一、实训目的：
掌握生成树一些的启动和配置方法，掌握生成树协议的查看命令。
二、背景描述：
你是某公司的网管,为保证公司里的网络正常通讯，你将三台交换机连接起来，但是这样会出现环路，你必须想一个方法来清除交换机的环路。
三、实训设备：
1.电脑
2.思科模拟器packettracer
三、实训任务
任务：交换机生成树协议
四、实训步骤
任务：交换机生成树协议
默认的，在思科设备上，生成树协议是开启的，但是在
其他厂家的设备中，生成树协议是关闭的，需要手动开启。
在Vlan1-3上面开启生成树协议
switch(config)#spanning-treevlan1-3
开启所有access接口的端口快速转换功能
switch(config)#spanning-treeportfastdefault
在Vlan1-3上面关闭生成树协议
switch(config)#nospanning-treevlan1-3
在所有Vlan端口上开启生成树协议
switch(config)#spanning-treemodepvst
在所有Vlan端口上开启快速生成树协议
switch(config)#spanning-treemoderapid-pvst
配置生成树协议的优先级
switch(config)#spanning-treevlanxxpriority参
数;xx指的是vlanid
设置根交换机(主)
switch(config)#spanning-treevlanxxrootprimary设置根交换机(主)
设置根交换机(备)
switch(config)#spanning-treevlanxxrootsecondary 设置Vlan端口优先级（一般来说，根端口的优先级为1）switch(config-if)#spanning-treevlanxxport-priority
参数设置根端口
编号：_______________本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载 三层交换机生成树协议 甲方：___________________ 乙方：___________________ 日期：___________________
三层交换机生成树协议 篇一：网络工程技术生成树协议 1. 生成树stp的计算推导 (1) 手工计算推导出下图中的根交换机、根端口、指 定端口和阻塞端口 (假设每条链路带宽均为100mbps),最后 在packettracer6.0 模拟器上进行验证，通过抓包路径跟踪 的方法演示当主链路出现故障后的收敛过程和结果。 (2) 若使收敛时间更快速，可以采用哪种该进协议， 该方法的优势是什么？ 优势： a、stp没有明确区分端口状态与端口角色，收敛时主要 依赖于端口状态的切换。Rstp比较明确的区分了端口状态与端口角色，且其收敛时更多的是依赖于端口角色的切换。 b、stp端口状态的切换必须被动的等待时间的超时。而 Rstp 端口状态的切换却是一种主动的协商。 c、stp中的非根网桥只能被动的中继bpdu。而Rstp中的非根网桥对bpdu的中继具有一定的主动性。 1、为根端口和指定端口设置了快速切换用的替换端口(alternateport) 和备
份端口(backupport) 两种角色，在根 端口/指定端口失效的情况下，替换端口/备份端口就会无 时延地进入转发状态，而无需等待两倍的转发时延(Forwarddelay)时间。 2、在只连接了两个交换端口的点对点链路中，指定端口只需与下游网桥进行一次握手就可以无时延地进入转发 状态。如果是连接了三个以上网桥的共享链路，下游网桥是不会响应上游指定端口发出的握手请求的，只能等待两倍Forwarddelay 时间进入转发状态。 3、将直接与终端相连而不是与其他网桥相连的端口定义为边缘端口(edgeport)。边缘端口可以直接进入转发状态，不需要任何延时。由于网桥无法知道端口是否直接与终端相连，因此需要人工配置。 (3) 交换机端口的颜色灯和闪烁频率，分别代表哪些含义？若要求交换机的端口直接接用户的pc机而不参与stp 运算，应如何进行设置？ 颜色灯： 绿色灯表示可以发出 而黄色灯表示阻塞，不能发出闪烁频率：灯光闪烁说明有数据在传输，闪的快就说明比较频繁，也就是连续在端口上酉己置spanning-treeportfast 或
神州数码交换机“生成树”配置 SwitchA配置： SwitchA（config）#spanning-tree（开启生成树）SwitchA（config）#spanning-tree mode mstp （选择生成树模式） SwitchA（config）#spanning-tree mst configuration (进入生成树实例配置) SwitchA（config-mstp-region）#name MSTP （设置MSTP域名为MSTP） SwitchA（config-mstp-region）#revision-level 2 （设置MSTP修正级别） SwitchA（config-mstp-region）#instance 0 vlan 10 (创建实例0将Vlan10划分进去) SwitchA（config-mstp-region）#instance 1 vlan 20 (创建实例1将Vlan20划分进去) SwitchA（config）#spanning mst 0 priority 0
（配置实例0的优先级为0，也是交换机的优先级，根交换机） SwitchA（config）#spanning mst 1 priority 4096 注：这儿的优先级越低越优先，优先级默认为32768，只能为4096的倍数。 SwitchB配置： SwitchB（config）#spanning-tree（开启生成树）SwitchB（config）#spanning-tree mode mstp （选择生成树模式） SwitchB（config）#spanning-tree mst configuration (进入生成树实例配置) SwitchB（config-mstp-region）#name MSTP （设置MSTP域名为MSTP） SwitchB（config-mstp-region）#revision-level 2 （设置MSTP修正级别） SwitchB（config-mstp-region）#instance 0 vlan 10 (创建实例0将Vlan10划分进去) SwitchB（config-mstp-region）#instance 1 vlan 20 (创建实例1将Vlan20划分进去) SwitchA（config）#spanning mst 0 priority 4096 SwitchA（config）#spanning mst 1 priority 0
快速生成树配置---------------------晚上风出品 1.实验目标 ?理解生成树协议工作原理； ?掌握快速生成树协议RSTP基本配置方法； ?实验背景学校为了开展计算机教学和网络办公，建立了一个计算机教室和一个校办公区，这两处的计算机网络通过两台交换机互连组成内部校园网，为了提高网络的可靠性，作为网络管理员，你要用2条链路将交换机互连，现要求在交换机上做适当配置，使网络避免环路。 2.生成树配置技术原理 ?生成树协议（spanning-tree），作用是在交换网络中提供冗余备份链路，并且解决交换网络中的环路问题； ?生成树协议是利用SPA算法，在存在交换环路的网络中生成一个没有环路的树形网络。运用该算法将交换网络的冗余备份链路从逻辑上断开，当主链路出现故障时，能够自动的切换到备份链路，保证数据的正常转发； ?生成树协议版本：STP、RSTP(快速生成树)、MSTP（多生成树协议） ?生成树协议的特点收敛时间长。从主要链路出现故障到切换至备份链路需要50秒的时间。 ?快速生成树在生成树协议的基础上增加了两种端口角色：替换端口和备份端口，分别做为根端口和指定端口的冗余端口。当根端口或指定端口出现故障时，冗余端口不需要经过50秒的收敛时间，可以直接切换到替换端口或备份端口，从而实现RSTP 协议小于1秒的快速收敛。 3.实验步骤 ?新建packet tracer 拓扑图（如图） ?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堵塞状态。 ?设置rstp； ?查看交换机show spanning-tree状态，了解根交换机和根端口情况； ?通过更改交换机生成树的优先级spanningtree vlan * priority 4096 可以变化根交换机的角色。 ?测试。当主链路处于down状态时候，能够自动的切换到备份链路，保证数据的正常转发。
1，交换机的好处，和交换机所带来的问题，就是产生环路。 交换机能够扩大网络直径，能让更多的网络直径参与到网络通信中来，但是交换机同时也带来了一个问题，就是会产生环路。 2，环路是如何产生的？ 交换机基本工作原理是，通过学习维护一个mac和端口对应的表格，交换机只对报文进行透传，不会像路由器那样，对报文添加标记，根据局域网的工作原理，这样就必然会导致环路的产生。如下图例子： 如上图，我们假定终端A是第一次发消息，发出一个消息1发给B，根据局域网的工作原理，该消息会被交换机S1 S2 S3收到，S1透传出消息1，发给终端B，同时也会给该消息发给S2 S3，依次类推，在网络中形成的环路的信息会急剧的增加，迅速将网络堵死。 3，生成树协议概念的产生，生成树是如何避免环路的？ 802标准委员会，为了解决这个问题，提出了STP协议生成树的概念。 生成树就是通过将一个物理上有环存在的网络中，通过逻辑上阻塞某些端口，将网络中存在的环拆解开，使整个网络在逻辑上是一种树状结构，并保证其数据传输的效率。 对上图的说明：图中的每个矩形代表一个网桥，深颜色矩形为跟桥，也就是一棵树的根。深
色端口为阻塞端口，也就是被生成树协议，根据一定的算法，所阻塞掉的端口。这样我们可以从这科树的根出发，走实线的路径，那么我们可以清晰的看到是一棵树的形状，这棵树没有环路。 4，介绍STP。bpdu包结构。其中各个字段的含义。 生成树的基本原理， 1，选择跟桥，在参与本局域网通信的所有网桥中，选择一个网桥作为根网桥，也就是树的根。 2，选择根端口，根端口就是某一网桥通过该端口到达根网桥，路径开销最小。 3，选择指定端口，端口优先级向量劣于根优先级向量的端口。 生成树实现这一机制是通过相互发送BPDU消息来实现的，BPDU中携带一些生成树计算所需要的必要信息。如下BPDU格式：
STP 为什么会有stp 为了保证可靠，设计了一种环网拓扑，又因为交换机的工作原理，会出现环路问题，为了解决环路，才有了stp生成树 1 mac地址表震荡 2 广播风暴 作用：在保证可靠的基础上，解决环路问题 原理：阻塞端口（预备端口）通过选举阻塞端口，来防止环路 1 根桥（根交换机）： 1 比较每台交换机上的网桥id （优先级+mac地址）越小越优先 默认优先级 32768 修改优先级修改的时候要改成4096的倍数 交换机上有默认的stp版本为mstp （多实例生成树）stp （生成树）rstp (快速生成树) [系统]stp mode stp 修改stp的模式 Stp priority 4096 修改优先级 2 根端口：非根交换机到达根交换机的最优端口 比较规则 1 路径开销值 2 对端网桥id 3 对端对口id 4 本端端口id （hub） 3 指定端口：每条链路上到达根交换机最优端口根交换机上所有端口都是指定端口 比较规则 1 路径开销 2 本端网桥id
3 本端端口id （端口优先级和端口编号）端口优先级默认是128 4 剩下的端口就叫做阻塞端口 Stp中的报文交互 BPDU 桥协议数据单元 两种bpdu 1 配置bpdu 作用：用于角色（端口）选举 维护网络拓扑 2秒1次最多20秒20 秒没有根的回应，则认为根down掉 2 tcn bpdu 拓扑变化bpdu 作用：当拓扑发生变化时，会发tcn bpdu Bpdu 字段 1 bpdu flsges标识字段 Tca 位拓扑变化确认位 Tc 位拓扑变化位 发生变化时置1 2 root identifier 根网桥id 3 root path cost 到达根的开销值 4 bridge id 本交换机的网桥id 5 port id 端口id 0x8001 前面的80 代表优先级128 ， 01代表端口号 6 message age 消息寿命每经过一台交换机message age +1 7 max age 最大寿命 20 秒 8 hello time 2秒 9 forward delay 转发延迟 15秒 端口的状态变化 1 disable 开启stp时特点：不进行stp计算 2 blocking 阻塞端口直接进入blocking 状态 3 listening 非阻塞端口才进入侦听状态特点：加速mac地址表老化 中间有15秒的间隔时间，目的是为了加速mac地址表老化，mac地址表老化时间300秒 4 learning 学习状态 中间有相隔15秒的时间，加速mac地址表的学习 5 forwarding 转发状态
实验3：交换机端口配置与生成树协议配 置
实验三：交换机端口配置与生成树协议配置 一、实验目的 掌握Quidway系列以太网交换机端口常见配置命令的使用方法、重点掌握端口聚合的配置命令的使用方法；掌握STP协议基本配置，通过改变交换机参数来改变生成树结构，从而进一步加深对STP协议的理解。 二、实验原理和内容 1、交换机的基本工作原理 2、配置交换机的方法和命令 3、STP的基本原理及配置 三、实验环境以及设备 环境一：2台交换机、2台Pc机、双绞线若干 环境二：4台交换机、2台Pc机、双绞线若干 四、实验步骤（操作方法及思考题） 0、在作实验前，请在用户视图下使用“reset saved-configuration”命令和“reboot” 命令分别将2台交换机的配置都清空，以免前一个班的实验留下的配置对本次实验产生影响。 1、请任选一台交换机，练习使用如下端口配置或显示命令，请把它们的语法和 功能写到实验报告中。 （1）description（1分） （2）duplex（1分） （3）speed（1分）
（4）flow-control（1分） （5）display interface（1分） 答：对以太网端口进行必要的描述：[Quidway-Ethernet0/1]description <任意词> 端口工作模式配置：[Quidway-Ethernet0/1] duplex { full | half | auto} 端口速率配置：[Quidway-Ethernet0/1] speed { 10 | 100 | 1000 | auto } 流量控制配置：[Quidway-Ethernet0/1] flow-control [Quidway-Ethernet0/1] undo flow-control 显示端口配置信息：[任意视图] display interface ethernet0/1 2、链路聚合配置： ?Skip Record If...? 图1：链路聚合配置 （1）请采用2台交换机组网，交换机之间通过3条双绞线互连，网络环境如图1所示（注：E0/1即为 Ethernet0/1端口,在39或36系列的交 换机上，是E1/0/1端口）。请分别在两台交换机上输入必要的命 令，实现三条链路的聚合。请把你所输入的命令写到实验报告中。 （两台交 （2）换机上的命令都要写）（10分） 答：SwitchA： SwitchB： [Quidway]sysname SwitchA [Quidway]sysname SwitchB [SwitchA]interface ethernet0/1 [SwitchB]interface ethernet0/1 [SwitchA -Ethernet0/1] duplex full [SwitchB -Ethernet0/1] duplex full [SwitchA -Ethernet0/1] speed 100 [SwitchB -Ethernet0/1] speed 100 [SwitchA-Ethernet0/1]return [SwitchA-Ethernet0/1]return
STP及其优化实验拓扑图：
实验步骤： 1. 设置SW1，SW2，SW3主机名分别为Core1,Core2, ED-SW 2. 把Core1与Core2间的两条链路绑定成etherchannel2，并设置成Trunk mode Core1: interface range fa0/23 - 24 switchport trunk encapsulation dot1q //支持ISL及dot1Q的交换机必须设置trunk的封装协议。低端的C2950，C2960，C2918只支持dot1Q，无此命令。 switch mode trunk //接口设置为Trunk模式。 channel-group 2 mode on //接口加入Etherchannel2。 Creating a port-channel interface Port-channel 2 //系统提示自动创建port-channel2。 interface Port-channel2 // Port-channel2接口配置必须同物理接口一致。 switchport trunk encapsulation dot1q switchport mode trunk Core2: interface range fa0/23 - 24 switchport trunk encapsulation dot1q switch mode trunk channel-group 2 mode on Creating a port-channel interface Port-channel 2 interface Port-channel2 switchport trunk encapsulation dot1q switchport mode trunk 3.验证etherchannel设置 Core1#sh etherchannel summary //显示etherchannel的详细信息 Flags: D - down P - in port-channel I - stand-alone s - suspended H - Hot-standby (LACP only) R - Layer3 S - Layer2 U - in use f - failed to allocate aggregator u - unsuitable for bundling w - waiting to be aggregated d - default port Number of channel-groups in use: 1 //目前已经建好1个etherchannel。Number of aggregators: 1 Group Port-channel Protocol Ports ------+-------------+-----------+----------------------------------------------- 2 Po2(SU) - fa0/23(P) fa0/24(P) // S - Layer2 U - in use P - in port-channel
二、实验背景 学校为了开展计算机教学和网络办公，建立了一个计算机教室和一个校办公区，这两处的计算机网络通过两台交换机互相连接组成内部校园网，为了提高网络的可靠性，作为网络管理员，你要用2条链路将交换机互连，现要求在交换机上做适当的配置，使网络避免环路。 三、技术原理 生成树协议(spanning-tree)，作用是在交换网络中提供冗余备份链路，并且解决交换网络中的环路问题； 生成树协议是利用SPA算法，在存在交换环路的网络中生成一个没有环路的树形网络。运用该算法将交换网络的冗余备份链路从逻辑上断开，当主链路出现故障时，能够自动的切换到备份链路，保证数据的正常转发； 生成树协议版本：STP、RSTP(快速生成树)、MSTP(多生成树协议)； 生成树协议的特点是收敛时间长，从主要链路出现故障到切换至备份链路需要50秒的时间； 快速生成树协议在生成树协议的基础上增加了两种端口角色：替换端口和备份端口，分别做为根端口和指定端口的冗余端口。当根端口或指定端口出现故障时，冗余端口不需要经过50秒的收敛时间，可以直接切换到替换端口或备份端口，从而实现RSTP协议小于1秒的快速收敛。 四、实验步骤
实验拓扑 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。上图中标记为橙色的端口处于block堵塞状态。 设置RSTP 查看交换机 show spanning-tree 状态，了解根交换机和根端口情况； 通过更改交换机生成树的优先级spanning-tree vlan * priority 4096 可以变化根交换机的角色； S1: Switch>en Switch#conf t Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. Switch(config)#hostname S1 S1(config)#end S1# %SYS-5-CONFIG_I: Configured from console by console
快速生成树的配置（已经测试过） 实验名称：快速生成树配置。 实验目的：理解快速生成树配置及原理。 背景描述：现有两台交换机互连组成内部局域网，为了提高网络的可靠性，网络管理员用2 条链路将交换机互连，现要在交换机上做适当配置，使网络避免环路。 技术原理：生成树协议是利用SPA算法（生成树算法），在存在交换环路的网络中生成一个没有环路的树形网络。运用该算法将交换网络冗余的备份链路逻辑上断开，当主要链路出现故障时，能够自动 的切换到备份链路，保护数据的正常转发。 生成树协议目前常见的版本有STP（生成树协议IEEE802.1d）、RSTP(快速生成树协议IEE E802.1w)、MSTP（多生成树协议IEEE802.1s）。 实现功能：使网络在有冗余链路的情况下避免环路的产生，避免广播风暴等。 实验设备：S2126（2台）；PC机（2台）；直连线（4根） 实验拓扑： 按照拓扑图连接网络时注意，两台交换机都配置完快速生成树协议后，再将两台交换机连接起来。 如果先连接再配置会造成广播风暴，影响交换机的正常工作。
实验步骤： 步骤1：交换机A的基本配置。 SwitchA(config)#vlan 10 SwitchA(config-vlan)#name sales SwitchA(config-vlan)#exit SwitchA(config)#interface fastEthernet 0/3 SwitchA(config-if)#switchport access vlan 10 SwitchA(config-if)#end SwitchA#sh vlan id 10 VLAN Name Status Ports ---- -------------------------------- --------- --------- 10 sales active Fa0/3 SwitchA# 步骤2：在交换机A上配置快速生成树。 SwitchA(config)# spanning mode pvst SwitchA(config)#interface range fastethernet 0/1 SwitchA(config-if)#swit mode trunk SwitchA(config)#interface range fastethernet 0/2 SwitchA(config-if)#swit mode trunk SwitchA(config-if)#exit 步骤3：交换机B的基本配置。
交换机生成树协议原理 方便用户连接服务器或高速主干网。用户也可以通过设计多台服务器(进行业务划分)或追加多个网卡来消除瓶颈。交换机还可支持生成树算法，方便用户架构容错的冗余连接。 1.网络中的广播帧 目前广泛使用的网络操作系统有Netware、WindowsNT等，而LanServer的服务器是通过发送网络广播帧来向客户机提供服务的。这类局域网中广播包的存在会大大降低交换机的效率，这时可以利用交换机的虚拟网功能(并非每种交换机都支持虚拟网)将广播包限制在一定范围内。 每台文交换机的端口都支持一定数目的MAC地址，这样交换机能够“记忆”住该端口一组连接站点的情况，厂商提供的定位不同的交换机端口支持MAC数也不一样，用户使用时一定要注意交换机端口的连接端点数。 如果超过厂商给定的MAC数，交换机接收到一个网络帧时，只有其目的站的MAC地址不存在于该交换机端口的MAC地址表中，那么该帧会以广播方式发向交换机的每个端口。 2.虚拟网的划分 虚拟网是交换机工作原理的重要功能，通常虚拟网的实现形式有三种： (1)静态端口分配
静态虚拟网的划分通常是网管人员使用网管软件或直接设置交换机的端口，使其直接从属某个虚拟网。这些端口一直保持这些从属性，除非网管人员重新设置。这种方法虽然比较麻烦，但比较安全，容易配置和维护。 (2)动态虚拟网 支持动态虚拟网的端口，可以借助智能管理软件自动确定它们的从属。端口是通过借助网络包的MAC地址、逻辑地址或协议类型来确定虚拟网的从属。当一网络节点刚连接入网时。 交换机工作原理端口还未分配，于是交换机通过读取网络节点的MAC地址动态地将该端口划入某个虚拟网。这样一旦网管人员配置好后，用户的计算机可以灵活地改变交换机端口，而不会改变该用户的虚拟网的从属性，而且如果网络中出现未定义的MAC地址，则可以向网管人员报警。 (3)多虚拟网端口配置 该配置支持一用户或一端口可以同时访问多个虚拟网。这样可以将一台网络服务器配置成多个业务部门(每种业务设置成一个虚拟网)都可同时访问，也可以同时访问多个虚拟网的资源，还可让多个虚拟网间的连接只需一个路由端口即可完成。 但这样会带来安全上的隐患。虚拟网的业界规范正在制定当中，因而各个公司的产品还谈不上互操作性。Cisco公司开发了 Inter-SwitchLink(ISL)虚拟网络协议，该协议支持跨骨干网(ATM、FDDI、FastEther)的虚拟网。但该协议被指责为缺乏安全性上的考虑。
Cisco快速生成树协议RSTP协议原理及配置
实验8 Cisco 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。
石河子大学 信息科学与技术学院 <网络技术>课程设计成果报告
2014—2015 学年第一学期
题目名称：
利用快速生成树协议（RSTP） 实现现交换机之间的冗余链路备份
专 班 学
业： 级： 号：
计算机科学与技术 计科 2012（一）班 2012508013 蒋 曹 能 传 凯 东
学生姓名： 指导教师：
完成日期：二○一五
年
一 月 七
日
目
录
一 课题介绍 ......................................................................................................................................................... - 3 1.1 课题名称 ............................................................................................................................................... - 3 1.2 课题简介 ............................................................................................................................................... - 3 1.3 课题拓展 ............................................................................................................................................... - 3 二 RSTP 简介....................................................................................................................................................... - 3 三 实验环境介绍 ................................................................................................................................................. - 5 3.1 实验软硬件环境 ................................................................................................................................... - 5 3.2 实验参数 ............................................................................................................................................... - 5 3.3 实验拓扑图 ........................................................................................................................................... - 8 四 实验内容 ......................................................................................................................................................... - 8 五 实验详细步骤 ................................................................................................................................................. - 9 5.1 绘制实验拓扑 ....................................................................................................................................... - 9 5.2 交换机及 PC 的基本配置 .................................................................................................................... - 9 5.3 Spanning-tree 的配置 .......................................................................................................................... - 13 5.3 链路测试 ............................................................................................................................................. - 14 六 课题总结 ....................................................................................................................................................... - 17 附录 A 参考文献................................................................................................................................................ - 18 -
多生成树协议详解 文章介绍的多生成树协议的历史，以及它的特点。并对相关的一些容易让人误解的术语做了澄清。最后以一个配置实例讲解如何通过多生成树协议实现基于VLAN的负载均衡。 标签：多生成树协议；STP；VLAN；區域；实例；负载均衡 网上配置多生成树协议的例子是非常多的，但它们有个共同特点：只讲配置步骤，不讲原理。这好比教人武术只讲招式不讲心法一样，搞不好将人引入歧途。厂家为何这么做，肯定有其目的，我们就不揣测了。还是自己动手，丰衣足食吧。引入生成树协议的目的是为了防止交换式以太网因为网络中存在环路，诱发广播风暴。最初的标准是STP（Spanning Tree Protocol），因为它的收敛速度太慢，于是又引入了RSTP（Rapid STP）。RSTP大大提高了生成树协议的收敛速度，并废除了和取代了STP。交换式网络的核心设备是交换机，和路由器不同，它会转发广播。因此，交换机无法隔离广播，多个交换机连接起来将构成一个大的广播域。但是VLAN的出现改变了这种状况。通过VLAN技术我们可以把一个大的LAN划分为若干个逻辑上的VLAN，VLAN之间的数据是相互隔离的，除非通过路由器，它们之间无法通信。这也意味着支持VLAN的交换机可以像路由器一样隔离广播。VLAN技术可以将广播风暴限制于VLAN的范围内。基于此，STP协议应该做个重大修改。不是在整个LAN的范围内计算生成树，而是每个VLAN独立计算一颗生成树。多生成树协议（Multiple STP，MST）就是VLAN 版的RSTP，为每个VLAN计算一颗RSTP生成树。了解到这一点，而且你熟悉RSTP的配置，配置MSTP就不是什么大的问题了。 一般而言，一个VLAN只是LAN的一部分，不会覆盖整个LAN。因此基于VLAN计算生成树可以减少工作量。MSTP最好和VTP（VLAN Trun Protocol）协议结合起来，因为VTP可以收集VLAN在LAN中的分布信息。如果某个交换机的所有端口都不是某个VLAN的成员，那么这个交换机可以排除于这个VLAN的RSTP生成树之外。不过要注意的是用于交换机级联的端口一般设置为trunk模式，默认情况下，任何VLAN的流量都可以通过trunk端口，因此我们可以将trunk端口看作任何VLAN的成员。但在实际当中，经过trunk端口的VLAN数量一般是有限的，我们最好将trunk端口允许通过哪些VLAN流量做个明确的限定。容易让初学者迷惑的是几个术语。 一个术语是区域（Region）。如果LAN比较大的话，可以考虑将LAN划分为若干区域，分开来管理。这就和OSPF将Internet划分为若干自治系统来管理一个道理。但实际上很少有LAN会大到非要划分为若干区域来管理。一般来说，整个LAN就是一个区域。我们只需在这个默认的区域内配置即可，不必考虑区域划分的问题。 另一个术语是实例（Instance）。这名字取得可不怎么样，一些文章将其解释得神神秘秘，其实它就是一种“组”。打个比方，默认情况下，交换机的端口都是
2011年5月刊 网络技术 信息与电脑 China Computer&Communication 1. 生成树协议(spanning-tree)的起源 生成树协议spanning-tree 最初是由sun 公司的Radia Perlman 博士开发，其灵感来自于一首名叫《Algorhyme 》的诗歌，而这首诗歌是根据Joyce Kilmer 的名作《Trees 》而改编。 2. 生成树协议的背景 随着以太网的广泛应用，局域网的结构也日趋复杂。为了避免交换网络中的单点故障引起网络中断，人们引入了冗余技术。然而新的问题又产生了，冗余链路在带来稳定的同时又造成了网络中的环路。而环路问题会引起广播风暴、多帧复制、及MAC 地址表的不稳定等不良结果。应运而生的生成树协议则在这个问题上给出了解决的方法，它可以通过阻断冗余链路来消除桥接网络中可能存在的路径回环，同时当活动路径发生故障时可以激活冗余备份链路恢复网络连通性。 3. 生成树协议的工作原理 3.1 生成树协议的思想及历史 生成树协议（Spanning-Tree Protocol,STP IEEE802.1d 标准）的主要思想就是当网络中存在备份链路时，只允许主链路激活，如果主链路因故障而被断开后，备用链路才会被打开。 其发展历程包括三个阶段：一代生成树协议：STP/RSTP ；第二代生成树协议：PVST/PVST+；第三代生成树协议：MISTP/MSTP 。生成树协议的主要作用可以概括为：避免回路，冗余备份。 3.2 生成树协议的原理 生成树协议使用BPDU 来传送设备的有关信息。网络中所有交换机每隔一定的时间间隔就发送和接收一次BPDU 数据帧，并且用它来检测生成树拓扑的状态，通过生成树算法得到最优拓扑结构。 3.3 网桥协议数据单元（BPDU ） STP 依靠网桥相互交换各自的BPDU 获取网络拓扑结构信息，从而组建生成树。BPDU 主要包括的重要信息如下： 1)根桥ID(Root ID)，由根桥的优先级和根桥的MAC 构成。网桥和交换机的优先级可以手工配置，缺省值通常为32768。 2)从发送网桥到根桥的最短路径开销(RootPath Cost)，为发送网桥到根桥的最短路径上所有链路开销的和。链路开销是与交换机端口相连的链路速率相关的参数，可以手工配置。 3)发送网桥的ID(Transmitting Bridge ID)，由该网桥的优先级和该网桥的MAC 组成。 4)发送端口的ID(Transmitting Port ID)，由端口优先级和端口索引值组成。 5)配置消息的生存期Message Age ，接收到配置消息的端口如果是根端口，则交换机将配置消息中携带的Message Age 按照一定原则递增，并启动定时器为这条配置消息计时。 6）配置消息的最大生存期Max Age ，Max Age 用来判断配置消息是否过时。 7）配置消息发送的周期Hello Time ，该参数决定根交换机向周围的交换机发送自己的配置消息或Hello 报文的时间间隔。 8）端口状态迁移的延时Forward Delay ，该参数用于交换机状态迁移机制。 3.4 生成树协议中的主要角色 1）根交换机(Root Switch)：每广播域选出一个根交换机－根桥；2）指定端口(Designated Port) ：从每个网段到达根交换机的具有最佳路径的端口，处于转发状态(Forwarding)，由根桥的最优端口充当； 3）备用端口（Backup port ）：DP 的备份端口，由根桥的次优端口充当； 4）根口(Root Port)：从每个非根交换机到达根交换机的具有最佳路径的端口，处于转发状态(Forwarding)。由非根交换机的最优端口充当； 5）替换端口（Alternate Port ）：根口的替换口。由从交换机的次优端口充当； 6）非指定端口(Non-designated Port)：阻塞其它的冗余端口，处于阻塞状态(Blocking)。 3.5 生成树协议作用下端口的状态 图 1 图1描述了当生成树协议作用后，交换网络中各个交换机活动端口的端口类型。 3.6 生成树协议的运行过程1）初始状态 所有当前网络下的交换机在初始状态下都会认为自己是根桥，因此各个交换机以自己各个活动的端口状态生成以自己为根的配置消 浅析生成树协议原理及其实验设计 陈荣 （湖北工业大学，湖北 武汉 430064） 摘要：主要介绍了生成树协议的起源、产生背景、思想、发展历程、工作原理及运行过程，通过具体的实验验证了生成树协议在交换网络中所发挥的巨大作用。通过对比观察生成树协议首次运行和网络拓扑发生变化后各交换机活动端口的工作状态，详细展现了生成树协议原理工作的全过程。 关键词：生成树协议；BPDU 协议单元；端口；优先级 中图分类号：TP302.1 文献标识码：A 文章编号：1003-9767（2011）05-0093-02
实验八生成树配置 实验1 【实验名称】 生成树协议STP 【实验目的】 理解生成树协议STP的配置及原理。 【背景描述】 某学校为了开展计算机教学和网络办公，建立了一个计算机教室和一个校办公区，这两处的计算机网络通过两台交换机互连组成内部校园网，为了提高网络的可靠性，网络管理员用2条链路将交换机互连，现要在交换机上做适当配置，使网络避免环路。 本实验以2台S2126G交换机为例，2台交换机分别命名为SwitchA, SwitchB。PC1与PC2在同一个网段，假设IP地址分别为192.168.0.137，192.168.0.136，网络掩码为255.255.255.0 。 【实现功能】 使网络在有冗余链路的情况下避免环路的产生，避免广播风暴等。 【实验拓扑】 F0/3F0/3 【实验设备】 S2126G（2台） 【实验步骤】
第一步：在每台交换机上开启生成树协议．例如对SwitchA做如下配置： SwitchA#configure terminal ！进入全局配置模式 SwitchA(config)#spanning-tree ！开启生成树协议 SwitchA(config)#end 验证测试：验证生成树协议已经开启 SwitchA#show spanning-tree ！显示交换机生成树的状态 StpVersion : MSTP SysStpStatus : Enabled BaseNumPorts : 24 MaxAge : 20 HelloTime : 2 ForwardDelay : 15 BridgeMaxAge : 20 BridgeHelloTime : 2 BridgeForwardDelay : 15 MaxHops : 20 TxHoldCount : 3 PathCostMethod : Long BPDUGuard : Disabled BPDUFilter : Disabled ###### MST 0 vlans mapped : All BridgeAddr : 00d0.f8ef.9e89 Priority : 32768 TimeSinceTopologyChange : 0d:0h:0m:8s TopologyChanges : 0 DesignatedRoot : 800000D0F8EF9D09 RootCost : 200000 RootPort : Fa0/1 CistRegionRoot : 800000D0F8EF9E89 CistPathCost : 0 SwitchA#show spanning-tree interface fastthernet 0/1 ！显示交换机接口fastthernet 0/1的状态 PortAdminPortfast : Disabled PortOperPortfast : Disabled PortAdminLinkType : auto PortOperLinkType : point-to-point PortBPDUGuard: Disabled PortBPDUFilter: Disabled