多生成树协议MSTP
【实验名称】
多生成树协议MSTP
【实验目的】
在接入层和分布层交换机上配置MSTP 并进行验证。
【背景描述】
某企业网络管理员认识到，传统的生成树协议(STP)是基于整个交换网络产生一个树形拓扑结构，所有的VLANs 都共享一个生成树，这种结构不能进行网络流量的负载均衡，使得有些交换设备比较繁忙，而另一些交换设备又很空闲，为了克服这个问题，他决定采用基于VLAN 的多生成树协议MSTP ，现要在交换机上做适当配置来完成这一任务。
本实验采用4台交换机设备，PC1和PC3在Vlan 10中，IP 地址分别为172.16.1.10/24和172.16.1.30/24，PC2在Vlan 20中，PC4在Vlan 40中。
【实现功能】
在实现网络冗余和可靠性的同时实现负载均衡（分担）。
【实验拓扑】
PC2
Vlan 10
Vlan 20
Vlan 10
Vlan 40
F0/1
F0/2
F0/23
F0/23
F0/24
F0/24
F0/23
F0/1
F0/2
【实验设备】 接入层交换机S2126G （2台）、分布层交换机S3550-24（2台）
【实验步骤】
第一步：配置接入层交换机S2126-A
S2126-A (config)#spanning-tree ！开启生成树
S2126-A (config)#spanning-tree mode mstp ！配置生成树模式为MSTP
S2126-A(config)#vlan 10 !创建Vlan 10
S2126-A(config)#vlan 20 !创建Vlan 20
S2126-A(config)#vlan 40 !创建Vlan 40
S2126-A(config)#interface fastethernet 0/1
S2126-A(config-if)#switchport access vlan 10 !分配端口F0/1给Vlan 10
S2126-A(config)#interface fastethernet 0/2
S2126-A(config-if)#switchport access vlan 20 !分配端口F0/2给Vlan 20
S2126-A(config)#interface fastethernet 0/23
S2126-A(config-if)#switchport mode trunk !定义F0/23为trunk端口
S2126-A(config)#interface fastethernet 0/24
S2126-A(config-if)#switchport mode trunk !定义F0/24为trunk端口
S2126-A(config)#spanning-tree mst configuration ! 进入MSTP配置模式
S2126-A(config-mst)#instance 1 vlan 1,10 ！配置instance 1（实例1）并关联Vlan 1和10 S2126-A(config-mst)#instance 2 vlan 20,40 ！配置实例2并关联Vlan 20和40
S2126-A(config-mst)#name region1 ！配置域名称
S2126-A(config-mst)#revision 1 ！配置版本（修订号）
验证测试：验证MSTP配置
S2126-A#show spanning-tree mst configuration ！显示MSTP全局配置
Multi spanning tree protocol : Enabled
Name : region1
Revision : 1
Instance Vlans Mapped
-------- ------------------------------------------------------------
0 2-9,11-19,21- 39,41- 4094
1 1,10
2 20,40
第二步：配置接入层交换机S2126-B
S2126-B (config)#spanning-tree ！开启生成树
S2126-B (config)#spanning-tree mode mstp ！采用MSTP生成树模式
S2126-B(config)#vlan 10 !创建Vlan 10
S2126-B(config)#vlan 20 !创建Vlan 20
S2126-B(config)#vlan 40 !创建Vlan 40
S2126-B(config)#interface fastethernet 0/1
S2126-B(config-if)#switchport access vlan 10 !分配端口F0/1给Vlan 10
S2126-B(config)#interface fastethernet 0/2
S2126-B(config-if)#switchport access vlan 40 !分配端口F0/2给Vlan 40
S2126-B(config)#interface fastethernet 0/23
S2126-B(config-if)#switchport mode trunk !定义F0/23为trunk端口
S2126-B(config)#interface fastethernet 0/24
S2126-B(config-if)#switchport mode trunk !定义F0/24为trunk端口
S2126-B(config)#spanning-tree mst configuration ! 进入MSTP配置模式
S2126-B(config-mst)#instance 1 vlan 1,10 ！配置instance 1（实例1）并关联Vlan 1和10 S2126-B(config-mst)#instance 2 vlan 20,40 ！配置实例2并关联Vlan 20和40
S2126-B(config-mst)#name region1 ！配置域名称
S2126-B(config-mst)#revision 1 ！配置版本（修订号）
验证测试：验证MSTP配置
S2126-B#show spanning-tree mst configuration
Multi spanning tree protocol : Enabled
Name : region1
Revision : 1
Instance Vlans Mapped
-------- ------------------------------------------------------------
0 2-9,11-19,21-39,41-4094
1 1,10
2 20,40
第三步：配置分布层交换机S3550-A
S3550-A(config)#spanning-tree ！开启生成树
S3550-A (config)#spanning-tree mode mstp ！采用MSTP生成树模式
S3550-A(config)#vlan 10
S3550-A(config)#vlan 20
S3550-A(config)#vlan 40
S3550-A(config)#interface fastethernet 0/1
S3550-A(config-if)#switchport mode trunk !定义F0/1为trunk端口
S3550-A(config)#interface fastethernet 0/23
S3550-A(config-if)#switchport mode trunk !定义F0/23为trunk端口
S3550-A(config)#interface fastethernet 0/24
S3550-A(config-if)#switchport mode trunk !定义F0/24为trunk端口
S3550-A (config)#spanning-tree mst 1 priority 4096！配置交换机S3550-A在instance 1中的优先级为4096 ，缺省是32768，值越小越优先成为该instance中的root switch
S3550-A (config)#spanning-tree mst configuration ! 进入MSTP配置模式
S3550-A (config-mst)#instance 1 vlan 1,10 ! 配置实例1并关联Vlan 1和10
S3550-A (config-mst)#instance 2 vlan 20,40 ! 配置实例2并关联Vlan 20和40
S3550-A (config-mst)#name region1 ! 配置域名为region1
S3550-A (config-mst)#revision 1 ! 配置版本（修订号）
验证测试：验证MSTP配置
S3550-A#show spanning-tree mst configuration
Multi spanning tree protocol : Enabled
Name : region1
Revision : 1
Instance Vlans Mapped
-------- ------------------------------------------------------------
0 2-9,11-19,21-39,41-4094
1 1,10
2 20,40
第四步：配置分布层交换机S3550-B
S3550-B(config)#spanning-tree ！开启生成树
S3550-B (config)#spanning-tree mode mstp ！采用MSTP生成树模式
S3550-B(config)#vlan 10
S3550-B(config)#vlan 20
S3550-B(config)#vlan 40
S3550-B(config)#interface fastethernet 0/1
S3550-B(config-if)#switchport mode trunk ! 定义F0/1为trunk端口
S3550-B(config)#interface fastethernet 0/23
S3550-B(config-if)#switchport mode trunk ! 定义F0/23为trunk端口
S3550-B(config)#interface fastethernet 0/24
S3550-B(config-if)#switchport mode trunk ! 定义F0/24为trunk端口
S3550-B (config)#spanning-tree mst 2 priority 4096 ！配置交换机S3550-B在instance 2（实例2）中的优先级为4096 ，缺省是32768，值越小越优先成为该region (域)中的root switch
S3550-B (config)#spanning-tree mst configuration ! 进入MSTP配置模式
S3550-B (config-mst)#instance 1 vlan 1,10 ! 配置实例1并关联Vlan 1和10
S3550-B (config-mst)#instance 2 vlan 20,40 ! 配置实例2并关联Vlan 20和40
S3550-B (config-mst)#name region1 ! 配置域名为region1
S3550-B (config-mst)#revision 1 ! 配置版本（修订号）
验证测试：验证MSTP配置
S3550-B#show spanning-tree mst configuration
Multi spanning tree protocol : Enabled
Name : region1
Revision : 1
Instance Vlans Mapped
-------- ------------------------------------------------------------
0 2-9,11-19,21-39,41-4094
1 1,10
2 20,40
第五步：验证交换机配置
S3550-A#show spanning-tree mst 1 ！显示交换机S3550-A上实例1的特性
###### MST 1 vlans mapped : 1,10
BridgeAddr : 00d0.f8ff.4e3f ！交换机S3550-A的MAC地址
Priority : 4096 ! 优先级
TimeSinceTopologyChange : 0d:7h:21m:17s
TopologyChanges : 0
DesignatedRoot : 100100D0F8FF4E3F ！后12位是MAC地址，此处显示是S3550-A自身
的MAC，这说明S3550-A是实例1 (instance 1)的生成树的根交换机RootCost : 0
RootPort : 0
S3550-B#show spanning-tree mst 2 ！显示交换机S3550-B上实例2的特性
###### MST 2 vlans mapped : 20,40
BridgeAddr : 00d0.f8ff.4662
Priority : 4096
TimeSinceTopologyChange : 0d:7h:31m:0s
TopologyChanges : 0
DesignatedRoot : 100200D0F8FF4662 ! S3550-B是实例2 (instance 2)的生成树的根交换机RootCost : 0
RootPort : 0
S2126-A#show spanning-tree mst 1 ！显示交换机S2126-A上实例1的特性
###### MST 1 vlans mapped : 1,10
BridgeAddr : 00d0.f8fe.1e49
Priority : 32768
TimeSinceTopologyChange : 7d:3h:19m:31s
TopologyChanges : 0
DesignatedRoot : 100100D0F8FF4E3F ! 实例1的生成树的根交换机是S3550-A RootCost : 200000
RootPort : Fa0/23 ！对实例1而言，S2126-A的根端口是Fa0/23
S2126-A#show spanning-tree mst 2 ！显示交换机S2126-A上实例2的特性
###### MST 2 vlans mapped : 20,40
BridgeAddr : 00d0.f8fe.1e49
Priority : 32768
TimeSinceTopologyChange : 7d:3h:19m:31s
TopologyChanges : 0
DesignatedRoot : 100200D0F8FF4662 ! 实例2的生成树的根交换机是S3550-B RootCost : 200000
RootPort : Fa0/24 ！对实例2而言，S2126-A的根端口是Fa0/24
类似可以验证其它交换机上的配置。
【注意事项】
●对规模很大的交换网络可以划分多个域（region），在每个域里可以创建多个instance
（实例）；
●划分在同一个域里的各台交换机须配置相同的域名（name）、相同的修订号（revision
number）、相同的instance—vlan 对应表；
●交换机可以支持65个MSTP instance，其中实例0是缺省实例，是强制存在的，其
它实例可以创建和删除；
●将整个spanning-tree恢复为缺省状态用命令spanning-tree reset 。
【参考配置】
S2126-A#show run ! 交换机S2126-A的全部配置
Building configuration...
Current configuration : 583 bytes
!
version 1.0
!
hostname S2126-A
!
spanning-tree
spanning-tree mst configuration
instance 1 vlan 1,10
instance 2 vlan 20,40
name region1
revision 1
!
interface fastEthernet 0/1
switchport access vlan 10
!
interface fastEthernet 0/2
switchport access vlan 20
!
interface fastEthernet 0/23
switchport mode trunk
interface fastEthernet 0/24
switchport mode trunk
!
end
S2126-B #show run ! 交换机S2126-B的全部配置Building configuration...
Current configuration : 583 bytes
!
version 1.0
!
hostname S2126-B
!
spanning-tree
spanning-tree mst configuration
instance 1 vlan 1,10
instance 2 vlan 20,40
name region1
revision 1
!
interface fastEthernet 0/1
switchport access vlan 10
!
interface fastEthernet 0/2
switchport access vlan 40
!
interface fastEthernet 0/23
switchport mode trunk
!
interface fastEthernet 0/24
switchport mode trunk
!
end
S3550-A#show run ! 交换机S3550-A的全部配置Building configuration...
Current configuration : 546 bytes
!
version 1.0
!
hostname S3550-A
spanning-tree
spanning-tree mst configuration
instance 1 vlan 1,10
instance 2 vlan 20,40
name region1
revision 1
!
spanning-tree mst 1 priority 4096
interface FastEthernet 0/1
switchport mode trunk
!
interface FastEthernet 0/23
switchport mode trunk
!
interface FastEthernet 0/24
switchport mode trunk
!
end
S3550-B#show run ! 交换机S3550-B的全部配置Building configuration...
Current configuration : 546 bytes
!
version 1.0
!
hostname S3550-B
!
spanning-tree
spanning-tree mst configuration
instance 1 vlan 1,10
instance 2 vlan 20,40
name region1
revision 1
!
spanning-tree mst 2 priority 4096
interface FastEthernet 0/1
switchport mode trunk
!
interface FastEthernet 0/23
switchport mode trunk
!
interface FastEthernet 0/24 switchport mode trunk
!
end
实验六：多生成树协议MSTP 的配置 实验目的 了解并掌握多生成树协议的配置 背景描述 某企业网络管理员认识到，传统的生成树协议(STP)是基于整个交换网络产生一个树形拓扑结构，所 有的VLANs 都共享一个生成树，这种结构不能进行网络流量的负载均衡，使得有些交换设备比较繁忙，而另一些交换设备又很空闲，为了克服这个问题，他决定采用基于VLAN 的多生成树协议MSTP ，现要在交换机上做适当配置来完成这一任务。 实验拓扑 完整实验拓扑图 实例1的生成树拓扑图 实例2的生成树拓扑图 Switch1 Switch4 Switch3 Fa0/3 Fa0/4 Fa0/1 Fa0/2 BridgeAddr ： 00d0.f8b8.dc8e BridgeAddr ：00d0.f8bc.9b33 BridgeAddr ： 00d0.f8bc.9a8f Switch2 Switch4 Switch3 Fa0/4 Fa0/3 Fa0/2 Fa0/1 BridgeAddr ： 00d0.f8b8.1bf8 BridgeAddr ：00d0.f8bc.9b33 BridgeAddr ： 00d0.f8bc.9a8f Switch1 Switch2 Switch4 Switch3 Fa0/1 Fa0/2 Fa0/2 Fa0/1 Fa0/4 Fa0/3 Fa0/2 Fa0/2 Fa0/1 Fa0/3 Fa0/4 Fa0/1
实验步骤 1.交换机Switch1的一些相应配置 (1)创建Vlan10和Vlan20 Switch1(config)#vlan 10 Switch1(config-vlan)#exit Switch1(config)#vlan 20 Switch1(config-vlan)#exit (2)设置Trunk口和端口fa0/1与fa0/2的聚合 Switch1(config)#inter range fa 0/1-2 Switch1(config-if-range)#switchport mode trunk Switch1(config-if-range)#exit Switch1(config)#inter range fa 0/1-2 Switch1(config-if-range)#port-group 1 Switch1(config-if-range)#exit ！设置端口fa0/1-2为trunk并端口聚合 Switch1(config)#inter range fa 0/3-4 Switch1(config-if-range)#switchport mode trunk Switch1(config-if-range)#exit (3)开启生成树协议设为MSTP模式，并作相应设置 Switch1(config)#spanning-tree！开启生成树 Switch1(config)#spanning-tree mode mstp！配置生成树模式为MSTP Switch1(config)#spanning-tree mst configuration! 进入MSTP配置模式 Switch1(config-mst)#name taishan！配置域名称 Switch1(config-mst)#revision 1！配置版本（修订号） Switch1(config-mst)#instance 1 vlan 10！配置instance 1（实例1）并关联Vlan 10 Switch1(config-mst)#instance 2 vlan 20！配置instance 2（实例2）并关联Vlan 20 Switch1(config-mst)#exit Switch1(config)#spanning-tree mst 1 priority 8192 ！提升交换机Switch1在实例1上的优先级,缺省是32768，值越小越优先成为该instance 中的root switch,这一配置能确定Switch1为instance的根桥 Switch1(config)#end 【注意事项】 l 对规模很大的交换网络可以划分多个域（region），在每个域里可以创建多个instance（实例）； 2 划分在同一个域里的各台交换机须配置相同的域名（name）、相同的修订号（revision number）、相同的instance—vlan 对应表； 3 交换机可以支持65个MSTP instance，其中实例0是缺省实例，是强制存在的，其它实例可以创建和删除； 4 将整个spanning-tree恢复为缺省状态用命令spanning-tree reset 。 5 注意各个交换机的查看（验证）配置信息应该在所有的交换机配置完成后进行。
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：
详解生成树协议STP/RSTP 生成树协议是一种二层管理协议，它通过有选择性地阻塞网络冗余链路来达到消除网络二层环路的目的，同时具备链路的备份功能。 生成树协议和其他协议一样，是随着网络的不断发展而不断更新换代的。“生成树协议”是一个广义的概念，并不是特指IEEE 802.1D中定义的STP协议，而是包括STP以及各种在STP基础上经过改进了的生成树协议。 STP/RSTP 在网络发展初期，透明网桥的运用。它比只会放大和广播信号的集线器聪明得多。它的学习能力是把发向它的数据帧的源MAC地址和端口号记录下来，下次碰到这个目的MAC地址的报文就只从记录中的端口号发送出去，除非目的MAC地址没有记录在案或者目的MAC地址本身就是多播地址才会向所有端口发送。通过透明网桥，不同的局域网之间可以实现互通，网络可操作的范围得以扩大，而且由于透明网桥具备MAC地址学习功能而不会像Hub那样造成网络报文冲撞泛滥。 透明网桥也有它的缺陷，它的缺陷就在于它的透明传输。透明网桥并不能像路由器那样知道报文可以经过多少次转发，一旦网络存在环路就会造成报文在环路内不断循环和增生，出现广播风暴。 为了解决这一问题，后来提出了生成树协议。 STP协议中定义了根桥（RootBridge）、根端口（RootPort）、指定端口（DesignatedPort）、路径开销（PathCost）等概念，目的就在于通过构造一棵自然树的方法达到裁剪冗余环路的目的，同时实现链路备份和路径最优化。用于构造这棵树的算法称为生成树算法SPA（Spanning TreeAlgorithm）。 要实现这些功能，网桥之间必须要进行一些信息的交流，这些信息交流单元就称为配置消息BPDU（BridgeProtocol Data Unit）。STP BPDU是一种二层报文，目的MAC是多播地址01-80-C2-00-00-00，所有支持STP协议的网桥都会接收并处理收到的BPDU报文。该报文的数据区里携带了用于生成树计算的所有有用信息。 生成树协议的工作过程： 首先进行根桥的选举。选举的依据是网桥优先级和网桥MAC地址组合成的桥ID（Bridge ID），桥ID最小的网桥将成为网络中的根桥。在网桥优先级都一样（默认优先级是32768）的情况下，MAC地址最小的网桥成为根桥。 接下来，确定根端口，根据与根桥连接路径开销最少的端口为根端口，路径开销等于‘1000’除于‘传输介质的速率’假设中SW1和跟桥之间
生成树协议试验范例分析 目录 生成树协议试验范例 (1) 1. 验证内容： (1) 2 试验环境： (1) 3 测试前准备： (3) 4试验过程： (6) 4.1.单独接入： (6) 4.2.基站逐步串接回环： (7) 4.3.66下挂111，使用光模块连接： (8) 4.4.电口向下接入基站31的port1口 (12) 4.5.31基站通port2接交换机，形成环 (16) 4.6.断开port2，66光口恢复 (20) 1.验证内容： 生成树的主要功能，切断阻断冗余拓扑环路，形成树形结构。拓扑改变时阻断能够恢复，避免影响通信。 生成树的工作步骤，选举根桥，确定根端口，指定端口，阻断端口。Tcn发出，阻断端口。拓扑改变时，恢复阻断端口通信。 生成树根据bpdu进行计算的过程。 拓扑改变时，tcn发出，tca的应答，tc+root拓扑改变的发出。 验证端口状态的变化和各定时器大小。 2试验环境： 三个具有生成树协议的基站，一个交换机，一台pc，一个usb转串口。 Ip和mac地址：
基站31,18.250.0.31 00:0e:5e:18:9a:9d 可提供2个fe接口和两个10m光接口。 基站111,18.250.0.111, 00:0e:5e:18:9b:5f,提供一个fe接口，两个10m光接口 基站66,18.250.0.66,00:15:e1:00:04:7c，提供一个fe接口，两个10m光接口 基站上有一个6口的交换芯片，所以相当于交换机相连。交换机是一个没有生成树协议的设备，对bpdu消息当做普通包处理。Putty接基站串口进行基站打印进行跟踪。
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 -
交换机知识--生成树协议 STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）是根据IEEE 802.1D 标准建立的，用于在局域网中消除数据链路层物理环路的协议。运行该协议的设备通过彼此交互信息发现网络中的环路，并有选择的对某些端口进行阻塞，最终将环路网络结构修剪成无环路的树型网络结构，从而防止报文在环路网络中不断增生和无限循环，避免设备由于重复接收相同的报文所造成的报文处理能力下降的问题发生。 STP采用的协议报文是BPDU（Bridge Protocol Data Unit，桥协议数据单元），也称为配置消息，BPDU 中包含了足够的信息来保证设备完成生成树的计算过程。STP即是通过在设备之间传递BPDU来确定网络的拓扑结构。 BPDU格式及字段说明 要实现生成树的功能，交换机之间传递BPDU报文实现信息交互，所有支持STP协议的交换机都会接收并处理收到的报文。该报文在数据区里携带了用于生成树计算的所有有用信息。 标准生成树的BPDU帧格式及字段说明： Protocol identifier：协议标识 Version：协议版本 Message type：BPDU类型 Flag：标志位 Root ID：根桥ID，由两字节的优先级和6字节MAC地址构成 Root path cost：根路径开销 Bridge ID：桥ID，表示发送BPDU的桥的ID，由2字节优先级和6字节MAC地址构成 Port ID：端口ID，标识发出BPDU的端口 Message age：BPDU生存时间
Maximum age：当前BPDU的老化时间，即端口保存BPDU的最长时间 Hello time：根桥发送BPDU的周期 Forward delay：表示在拓扑改变后，交换机在发送数据包前维持在监听和学习状态的时间 STP的基本概念 桥ID（Bridge Identifier）：桥ID是桥的优先级和其MAC地址的综合数值，其中桥优先级是一个可以设定的参数。桥ID越低，则桥的优先级越高，这样可以增加其成为根桥的可能性。 根桥（Root Bridge）：具有最小桥ID的交换机是根桥。请将环路中所有交换机当中最好的一台设置为根桥交换机，以保证能够提供最好的网络性能和可靠性。 指定桥（Designated Bridge）：在每个网段中，到根桥的路径开销最低的桥将成为指定桥，数据包将通过它转发到该网段。当所有的交换机具有相同的根路径开销时，具有最低的桥ID的交换机会被选为指定桥。 根路径开销（Root Path Cost）：一台交换机的根路径开销是根端口的路径开销与数据包经过的所有交换机的根路径开销之和。根桥的根路径开销是零。 桥优先级（Bridge Priority）：是一个用户可以设定的参数，数值范围从0到32768。设定的值越小，优先级越高。交换机的桥优先级越高，才越有可能成为根桥。 根端口（Root Port）：非根桥的交换机上离根桥最近的端口，负责与根桥进行通信，这个端口到根桥的路径开销最低。当多个端口具有相同的到根桥的路径开销时，具有最高端口优先级的端口会成为根端口。 指定端口（Designated Port）：指定桥上向本交换机转发数据的端口。 端口优先级（Port Priority）：数值范围从0到255，值越小，端口的优先级就越高。端口的优先级越高，才越有可能成为根端口。 路径开销（Path Cost）：STP协议用于选择链路的参考值。STP协议通过计算路径开销，选择较为“强壮”的链路，阻塞多余的链路，将网络修剪成无环路的树型网络结构。 生成树基本概念的组网示意图如图所示。交换机A、B、C三者顺次相连，经STP计算过后，交换机A被选为根桥，端口2和端口6之间的线路被阻塞。 桥：交换机A为整个网络的根桥；交换机B是交换机C的指定桥。 端口：端口3和端口5分别为交换机B和交换机C的根端口；端口1和端口4分别为交换机A和交换机B 的指定端口；端口6为交换机C的阻塞端口。
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
MSTP是一个多生成树协议。MSTP的“多生成树”包括两层含义：一是在一个交换网络中可以基于VLAN划分出多个生成树实例（STI），二是在每个生成树实例中可以包括多个VLAN。而不是像Cisco的PVST、PVST+这样，虽然在整个交换网络中可以基于VLAN划分出多个生成树实例，但是每个生成树实例中仅包括一个VLAN。所以相对PVST、PVST+来说，MSTP更适用于比较大的网络中，划分生成树实例也更灵活，可以根据实际应用需要求来进行。 虽然在整体来看，MSTP网络可分为以下层次（如图21-1所示）： ●MSTP网络 ●多生成树域MST Region（Multiple Spanning Tree Region） ●多生成树实例MSTI（Multiple Spanning Tree Instance） 图21-1 MSTP的网络层次示意图 而且这三者之间依次是包含关系，即MSTP网络包含MST域和MSTI，MST 域又包含MSTI，因为在一个MSTP网络中可以有多个MST域，一个MST域中又可以有多个MSTI。 1.MST域 MST域（Multiple Spanning Tree Regions，多生成树域）是由交换网络中的多台交换机以及它们之间的网段构成（在Cisco中是叫“MST区域”）。这
些交换机都启动了MSTP、具有相同的域名、相同的VLAN到生成树映射（是一个描述了VLAN和MSTI之间映射关系的映射表）配置和相同的MSTP修订级别配置，并且物理上有链路连通。 一个局域网中可以存在多个MST域，各MST域之间在物理上直接或间接相连。用户可以通过MSTP配置命令把多台交换机划分在同一个MST域内。 在如图21-1所示的MSTP网络中有三个MST域（MST域1、MST域2和MST 域3），域内所有交换机（图中每个生成树实例中的每个小圆圈代表一台交换机）都有相同的MST域配置。 2.MSTI MSTI（Multiple Spanning Tree Instance，多生成树实例）是指MST域内的生成树。一个MST域内可以通过MSTP生成多棵生成树，各棵生成树之间彼此独立。一个MSTI可以与一个或者多个VLAN对应，但一个VLAN只能与一个MSTI 对应。 既然是生成树，那就不允许存在环路。在如图21-2所示的MSTP网络（由四台交换机相互串联形成）就形成了三个MSTI（图中的MSTI1、MSTI2、MSTI3，注意看他们的拓扑，总有一个方向的交换机连接是断开的），每个MSTI都没有环路。 图21-2 MSTI划分示例
华为生成树协议STP分析过程与配置方法 一、学习目的： 1、掌握配置STP的方法 2、掌握修改网桥优先级影响根选举的方法 3、掌握修改端口优先级影响根端口与指定端口选举的方法 4、掌握配置RSTP的方法 5、掌握STP与RSTP的相互兼容问题 6、掌握配置MSTP实现不同vlan负载均衡的方法 7、掌握MSTP与STP的相互兼容问题 8、掌握生成树中的保护方法 二、重点命令 1、开启stp [plain]view plain copy 1.stp enable 2.stp mode stp 2、查看stp状态
[plain]view plain copy 1.dis stp 2.dis stp brief 3、指定stp主根和备根 [plain]view plain copy 1.stp root primary 2.stp root secondary 4、手工指定根桥优先级 [plain]view plain copy 1.stp priority 4096（4096的倍数） 5、指定RP [plain]view plain copy 1.int g0/0/10 2.stp port priority 16（16的倍数）
6、指定DP [plain]view plain copy 1.int g0/0/24 2.stp cost 2000000 7、开启rstp [plain]view plain copy 1.stp enable 2.stp mode rstp 8、配置mstp [plain]view plain copy 1.stp enable 2.stp mode mstp 3.stp region-configuration 4.region-name RG1 5.instance 1 vlan 1 to 10 6.instance 2 vlan 11 to 20 7.active region-configuration
Word文档华为生成树协议STP分析过程与配置方法 一、学习目的： 1、掌握配置STP的方法 2、掌握修改网桥优先级影响根选举的方法 3、掌握修改端口优先级影响根端口与指定端口选举的方法 4、掌握配置RSTP的方法 5、掌握STP与RSTP的相互兼容问题 6、掌握配置MSTP实现不同vlan负载均衡的方法 7、掌握MSTP与STP的相互兼容问题 8、掌握生成树中的保护方法 二、重点命令 1、开启stp [plain]view plain copy 1.stp enable 2.stp mode stp
2、查看stp状态 [plain]view plain copy 1.dis stp 2.dis stp brief 3、指定stp主根和备根 [plain]view plain copy 1.stp root primary 2.stp root secondary 4、手工指定根桥优先级 [plain]view plain copy 1.stp priority4096（4096的倍数） 5、指定RP [plain]view plain copy Word文档
1.int g0/0/10 2.stp port priority16（16的倍数） 6、指定DP [plain]view plain copy 1.int g0/0/24 2.stp cost2000000 7、开启rstp [plain]view plain copy 1.stp enable 2.stp mode rstp 8、配置mstp [plain]view plain copy 1.stp enable 2.stp mode mstp 3.stp region-configuration 4.region-name RG1 Word文档
快速生成树协议（RSTP）
目录 1.RSTP定义 (1) 2.STP技术原理 (1) 3.端口状态 (1) 4.RSTP的P/A机制 (4) 5.RSTP相对于STP的改进 (4)
RSTP（生成树协议） 1. RSTP定义 快速生成树协议（rapid spanning Tree Protocol IEEE802.1w）是由生成树协议（STP IEEE802.1d）发展而来，该协议在网络结构发生变化时，能更快的收敛网络。它比802.1d 多了两种端口类型：预备端口类型（alternate port）和备份端口类型。 2. STP技术原理 RSTP是从STP发展而来，其实现基本思想与STP一致，但它更进一步处理了网络临时失去连通性的问题。RSTP规定在某些情况下，处于Blocking状态的端口不必经历2倍的Forward Delay时延而可以直接进入转发状态。如网络边缘端口（即直接与终端相连的端口），可以直接进入转发状态，不需要任何时延。或者是网桥旧的根端口已经进入Blocking状态，并且新的根端口所连接的对端网桥的指定端口仍处于Forwarding状态，那么新的根端口可以立即进入Forwarding状态。即使是非边缘的指定端口，也可以通过与相连的网桥进行一次握手，等待对端网桥的赞同报文而快速进入Forwarding状态。当然，这有可能导致进一步的握手，但握手次数会受到网络直径的限制。 功能介绍生成树协议最主要的应用是为了避免局域网中的网络环回，解决成环以太网网络的“广播风暴”问题，从某种意义上说是一种网络保护技术，可以消除由于失误或者意外带来的循环连接。STP也提供了为网络提供备份连接的可能，可与SDH保护配合构成以太环网的双重保护。新型以太单板支持符合ITU-T 802.1d标准的生成树协议STP及802.1w规定的快速生成树协议RSTP，收敛速度可达到1s。 3. 端口状态 （1）STP（802.1d）端口状态 STP定义了的5种端口状态：阻塞blocking、监听listening、学习learning、转发forwarding、关闭(disable)。 Blocking：处于这个状态的端口不能够参与转发数据报文，但是可以接收配置消息，并交给CPU进行处理。不过不能发送配置消息，也不进行地址学习。 Listening：处于这个状态的端口也不参与数据转发，不进行地址学习；但是可以接收并发送配置消息。 Learning：处于这个状态的端口同样不能转发数据，但是开始地址学习，并可以接收、处理和发送配置消息。 Forwarding：一旦端口进入该状态，就可以转发任何数据了，同时也进行地址学习和配置消息的接收、处理和发送。
多生成树协议 MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol） MST（Multiple Spanning Tree，多生成树） 多生成树（MST）是把IEEE802.1w 的快速生成树（RST）算法扩展而得到的。 采用多生成树（MST），能够通过干道（trunks）建立多个生成树，关联VLANs 到相关的生成树进程，每个生成树进程具备单独于其他进程的拓扑结构；MST提供了多个数据转发路径和负载均衡，提高了网络容错能力，因为一个进程（转发路径）的故障不会影响其他进程（转发路径）。 一个生成树进程只能存在于具备一致的VLAN进程分配的桥中，必须用同样的MST配置信息来配置一组桥，这使得这些桥能参和到一组生成树进程中，具备同样的MST配置信息的互连的桥构成多生成树区（MST Region ） 多生成树（MST）使用修正的快速生成树（RSTP）协议，叫做多生成树协议（MSTP） MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol，多生成树协议） 将环路网络修剪成为一个无环的树型网络，避免报文在环路网络中的增生和无限循环，同时还提供了数据转发的多个冗余路径，在数据转发过程中实现VLAN 数据的负载均衡。MSTP 兼容STP 和RSTP，并且可以弥补STP 和RSTP 的缺陷。它既可以快速收敛，也能使不同VLAN 的流量沿各自的路径分发，从而为冗余链路提供了更好的负载分担机制。 MSTP的特点如下： MSTP设置VLAN映射表（即VLAN和生成树的对应关系表），把VLAN和生成树联系起来；通过增加“实例”（将多个VLAN整合到一个集合中）这个概念，将多个VLAN捆绑到一个实例中，以节省通信开销和资源占用率。 MSTP把一个交换网络划分成多个域，每个域内形成多棵生成树，生成树之间彼此独立。 MSTP将环路网络修剪成为一个无环的树型网络，避免报文在环路网络中的增生和无限循环，同时还提供了数据转发的多个冗余路径，在数据转发过程中实现VLAN 数据的负载分担。 MSTP兼容STP和RSTP
STP 生成树协议的功能：局域网中为了避免环路形成的广播风暴，需要阻塞冗余链路，消除环路，并且在主链路中断时，又可以将冗余链路自动切换为转发状态，恢复网络的连通性。 STP（spanning tree protocol，生成树协议）用于消除数据层物理环路的协议 通过在桥之间交换BPDU（bridge protocol data unit，桥协议数据单元），来保证设备完成生成树的计算过程。 小知识： 环路产生的原因：1.基于局域网的可靠性，为交换机之间提供冗余连接； 2.错误的网络配置导致环路产生； 根桥（root bridge）：整个生成树的根节点，有所有交换机中优先级最高的交换机担任。 桥ID：包含桥优先级和MAC地址（长度是8B），由于MAC 在网络中是唯一的，故：桥ID也是唯一的，先比较优先级在比较MAC地址；（优先级值和MAC值越小越优） 路径开销（path cost）：STP中每一条链路都有开销值，用于衡量桥与桥之间的优劣； 指定桥（designate bridge）：负责一个物理端上数据转发任务的桥，由物理端上优先级最高的桥担任。、 端口角色：
根端口（root port）：是指网桥距离根桥最近的端口。 根桥没有根端口，每一个非根桥有且只有一个根端口； 指定端口（designate port）：是指物理端上属于指定桥的端口。根桥是所有网桥中优先级最高的，它是其所连接 所有物理端上的指定桥，所以通常情况下根桥的所有端口 都是指定端口； 阻塞端口（alternate port）：既不是根端口又不是指定端口，剩下的就是阻塞端口，它是用来为根端口或指定端 口做备份。是网桥到达根桥的备份路径； 注：当拓扑发生变化时，节点重新计算，收敛成新的树型拓扑；STP使用BPDU（bridge protocol data unit，桥数据单元）来交互信息； 配置BPDU：用来进行生成树计算和维护生成树拓扑的报文； TCN BPDU：当拓扑结构发生变化时，用来通知相关设备网络拓扑发生变化的拓扑； 端口状态： Disabled：未启用STP功能的端口：不接收BPDU，不进行地址学习，不收发数据； Blocking：非指定端口或根端口：不接收BPDU，不进行地址学习，不收发数据； Listening:接收BPDU，不进行地址学习，不收发数据； Learning：接收BPDU，进行地址学习，不收发数据；
[*1*].冗余链路中存在的问题 这一部分使用下面这个拓扑来讲解一下链路冗余容易造成的三个问题: 如图所示SW1和SW2之间有两条线路相连，它们之间任何一条链路出现故障另外一条线路可以马上顶替出现故障的那条链路，这样可以很好的解决单链路故障引起的网络中断，但在此之前有下面三个问题需要考虑。 * 广播风暴 以太网交换机传送的第二层数据帧不像路由器传送的第三层数据包有TTL（Time To Live），如果有环路存在第二层帧不能被适当的终止，他们将在交换机之间永无止境的传递下去。结合交换机的工作原理，来看一下上面这张拓扑中广播风暴是如何形成的: 1,PC1发出一个广播帧（可能是一个ARP查询），SW1收到这个广播帧，SW1将这个广播帧从除接收端口的其他端口转发出去（即发往fa0/2、fa0/23、fa0/24）。2，SW2从自己的fa0/23和fa0/24都会收到SW1发过来的相同的广播帧，SW2再将这个广播帧从除接收端口外的所有其他接口发送出去（SW2将从fa0/23接收的广播帧发往其他三个端口fa0/24、fa0/1、fa0/2,从fa0/24接收到的也会发往其他三个端口fa0/23、fa0/1、fa0/2）。 3，这样这个广播帧又从fa0/23以及fa0/24传回了SW1，SW1再用相同的方法传回SW2，除非物理线路被破坏，否则PC1-4将不停的接收到广播帧，最终造成网络的拥塞甚至瘫痪。 * MAC地址表不稳定 广播风暴除了会产生大量的流量外，还会造成MAC地址表的不稳定，在广播风暴形成过程中: 1,PC1发出的广播帧到达SW1，SW1将根据源MAC进行学习，SW1将PC1的MAC和对应端口fa0/1写入MAC缓存表中。 2，SW1将这个广播帧从除接收端口之外的其他端口转发出去，SW2接收到两个来自SW1的广播（从fa0/23和fa0/24），假设fa0/23首先收到这个广播帧，SW2
交换机生成树协议配置 一、实验目的： 1.理解生成树协议工作原理； 2.掌握快速生成树协议的配置方法。 二、实验环境： 操作系统：windows XP professional SP3 Cisco公司开发的packet tracer软件平台。 三、实验步骤： 1.打开cisco packet tracer软件平台，构建网络拓扑图，如图1.1； 其中两台普通台式机的FastEthernet端口分别与两台2960交换机的FastEthernet0/7 端口用双绞线连接，两台交换机再用双绞线连接，端口号对应都是fastEthernet0/1、FastEhernet0/2。 图1.1 2.配置PC1的IP Address：192.168.0.7，Subnet Mask：255.255.255.0 Gateway：192.168.0.1 PC2的IP Address：192.168.0.17，Subnet Mask：255.255.255.0 Gateway：192.168.0.1 此时两台主机是已经彼此连通，可用ping命令检测，如图1.2；
图1.2 交换机之间经过传送BPDU协议单元选出跟交换机和根端口，以确定各端口的转发状态。有图1.1可看出两台交换机相连之间的四个端口有三个是“绿色的”，即处于转发，还有一个端口是“红色的”，即处于堵塞状态。一般交换的的生成树协议是开启的，生成树协议的开启保证了交换机之间的物理环路的断开，在逻辑上让一个端口处于“堵塞状态”备用，这样避免了网络上的广播风暴；当原来的网络不通时，即启用备用的堵塞端口，并进行重新选举根交换机和根端口。 但是，要更改生成树协议为快速生成树协议，需要手动进行配置。 3.对两个交换机都进行配置快速生成树协议，步骤相同如下： 首先划分fastEthernet0/7端口到vlan 2（即port vlan）如图1.3； 然后设置fastEthernet0/1-2两个端口为trunk端口（即tag vlan），如图1.4； 最后更改生成树协议为“快速生成树协议”，如图1.5。 图1.3
实验二快速生成树协议配置 一、实验目的 理解快速生成树协议RSTP的原理及配置。 二、实验设备 二层交换机（2台）、主机（2台）、直连线（4条） 三、实验原理 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（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，保证数据的正常转发。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IEEE802.1w）、MSTP（多生成树协议IEEE802.1s）。 生成树协议的特点是收敛时间长。当主要链路出现故障以后，到切换到备份链路需要50秒的时间。快速生成树协议（RSTP）在生成树协议的基础上增加了两种端口角色：替换端口（alternate Port）和备份端口（backup Port），分别做为根端口（root Port）和指定端口（designated Port）的冗余端口。当根端口出现故障时，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、实验内容 为了提高网络的可靠性，用2条链路将交换机互连，同时要求在交换机上做快速生成树协议配置，使网络避免环路。本实验以两台S2126交换机为例，两台交换机分别命名为SwitchA，SwitchB。PC1和PC2在同一网段，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。实验拓扑如图2所示。 五、实验步骤 步骤1：对交换机进行基本配置。 Switch#configure terminal