案例四 快速生成树解决环路问题

Forwarding：接收并转发数据， 接收并发送BPDU，进行地址 学习。
二、RSTP
RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议） 是STP协议的优化版。其“快速”体现在，当一个端口被 选为根端口和指定端口后，其进入转发状态的延时在某种 条件下大大缩短，从而缩短了网络最终达到拓扑稳定所需 要的时间。
快速生成树协议较STP的改进之处：
（1）根端口的快速切换
如果旧的根端口已经进入阻塞状态，而且新的根端口 连接的对端交换机的指定端口处于转发状态，在新的拓扑 结构中的根端口可以立刻进入转发状态。
（2）边缘端口概念的引入
在STP协议里，对于连接主机的端口的状态改变，会 引起网络的不稳定，实际上连接主机的端口是不会引起网 络环路的，因此在STP协议的计算中可以不考虑这种端口 状态的变化。所以在RSTP中引入了边缘端口的概念。
<Sysname> system-view
[Sysname] stp enable
[Sysname] interface Ethernet1/0/1
[Sysname-Ethernet1/0/1] stp disable
桥到达根桥的最佳路径。 （3）指定端口（Designated Port）:每一个网段选择到根桥最
近的网桥作为指定网桥，该网桥到这一网段的端口为指定 端口。 （4）可选端口（Alternate Port）:既不是指定端口，也不是 根端口的端口。
4.生成树协议工作过程 STP协议的工作原理主要包括三个部分，一是确定根
配置
[B2] stp region-configuration
[B2-mst-region] region-name MSTP_1

网段1
冗余具有以下优点： 网段2 (1)容错特性：冗余链路不仅是一种负载分担机制，它还是 一种重要的灵活性机制。一旦局域网的某条链路出现了故障， 可以由其冗余链路代替其工作。 (2)伸缩性：通过将多个物理链路绑定在一起形成一条逻辑 链路，链路汇聚技术提高了可用带宽。例如，为了提高两台 千兆以太网交换机之间的交换性能，链路汇聚技术可以绑定 多个千兆位交换物理端口，形成一条逻辑上的通道，在需要 时还可以对其进行拓展。 (3)节约成本：冗余链路可以在不增加额外设备或升级现有 设备性能的基础上保障局域网的可靠性和提高核心链路的带 宽。
交换与路由技术实用教程 谭方勇、顾才东主编
6.2.2 生成树协议术语
1．网桥协议数据单元（Bridge Protocol Data
Unit，BPDU）：生成树协议是通过在交换机之 间周期发送网桥协议数据单元BPDU，来发现网 络上的环路，并阻塞有关端口来断开环路的。网络 上的每台交换机每隔2秒钟都要向网络上发送配置 BPDU报文。
交换与路由技术实用教程 谭方勇、顾才东主编
交换网络中的冗余链路
故障
在网络中提供冗余链路解决单点故障问题
交换与路由技术实用教程 谭方勇、顾才东主编
冗余链路出现的问题--环路
广播风暴
发送一个广播帧
冗余链路会造成网络环路,当交换网络中出现环路会产 生广播风暴、多帧复制和MAC地址表不稳定等现象。 严重影响网络正常运行。
故障
绝大多数情况我们在交换网络中采用交 换设备之间多条链路连接，形成冗余链路来 保证线路上的单点故障不会影响正常网络通 信。但是，这样的设计会在交换网络中形成 网络环路，产生广播风暴、单帧的多次递交、 桥接表的不稳定。如何在交换网络中既能保 证冗余链路提供链路备份，又避免广播风暴 等问题产生的技术就是生成树技术。

快速生成树rstp配置实验总结快速生成树（Rapid Spanning Tree Protocol，RSTP）是一种用于构建以太网的冗余拓扑的协议。

它是IEEE 802.1w标准中定义的一种快速生成树协议，相对于传统的生成树协议STP（Spanning Tree Protocol），RSTP具有更快的收敛时间和更高的效率。

在进行RSTP配置实验之前，首先需要了解RSTP的基本原理和工作方式。

RSTP通过选择一个主端口和备用端口来构建快速生成树，主端口用于转发数据，备用端口则处于阻塞状态以备份主端口。

当主端口发生故障或链路出现变化时，备用端口会迅速切换为主端口，以保证网络的连通性和冗余。

RSTP通过发送BPDU（Bridge Protocol Data Unit）消息来交换拓扑信息，并利用端口优先级和端口状态来选择主备端口。

在实际配置过程中，首先需要确保网络中的所有交换机都支持RSTP 协议。

然后，通过登录交换机的管理界面或命令行界面，进入交换机的配置模式。

接下来，按照以下步骤进行RSTP配置：1. 配置全局RSTP参数：设置全局RSTP参数，包括优先级、Hello 时间和最大转发延迟等。

优先级用于选择根交换机，Hello时间用于控制BPDU消息的发送频率，最大转发延迟用于控制端口状态的转换速度。

2. 配置端口RSTP参数：对每个端口进行RSTP参数的配置，包括端口优先级、端口类型和端口状态等。

端口优先级用于选择主备端口，端口类型可以设置为指定端口、非指定端口或备用端口，端口状态可以设置为指定端口、非指定端口、备用端口、阻塞端口或禁用端口。

3. 配置RSTP实例：将交换机的端口划分为多个RSTP实例，可以根据网络的需求进行相应的配置。

每个RSTP实例都有一个唯一的标识符，用于区分不同的实例。

4. 配置RSTP根交换机：选择一个交换机作为RSTP的根交换机，根交换机具有最高的优先级，负责控制整个网络的拓扑。

1
IOI目录】
【序言】........................................................................................................................ 3 【正文】........................................................................................................................ 4 一.树的分治算法.................................................................................................... 4 基于点的分治：.............................................................................................. 4 基于边的分治：.............................................................................................. 4 效率分析：...................................................................................................... 5 【例 1】树中点对统计................................................................................... 8 算法分析................................................................................................... 8 【例 2】Free Tour 2 ...................................................................................... 10 算法分析................................................................................................. 10 【本节小结】................................................................................................ 13 二．树的路径剖分算法：................................................................................... 14 【例 3】Query On a Tree.............................................................................. 14 算法分析................................................................................................. 14 引入路径剖分......................................................................................... 14 轻重边路径剖分..................................................................................... 15 【例 4】黑白树 ........................................................................................... 17 算法分析................................................................................................. 17 【小结】........................................................................................................ 18 路径剖分与树的分治的联系：.................................................................... 19 【例 5】Query On a Tree Ⅳ ........................................................................ 20 算法分析................................................................................................. 20 【本节小结】................................................................................................ 23 三．树的分治的进一步探讨：........................................................................... 24 如何改进基于边的分治的时间复杂度........................................................ 24 使用基于边的分治解决【例 2】................................................................. 26 使用基于边的分治解决【例 5】................................................................. 27 四．全文总结....................................................................................................... 28 【参考文献】.............................................................................................................. 29 【感谢】...................................................................................................................... 29 【附录】...................................................................................................................... 29

最小生成树问题的AMPL实际案例导言在图论中，最小生成树指的是在一个连接了所有节点的图中，找到一棵权重之和最小的树。

最小生成树问题被广泛应用于网络设计、电路布线、城市规划等领域。

AMPL（A Mathematical Programming Language）是一种用于数值分析和优化的高级建模语言。

本文将通过一个具体的案例，探讨如何使用AMPL解决最小生成树问题。

案例背景假设我们有一个城市网络，城市之间通过道路连接。

我们希望使用最小的成本来连接所有城市，以便人们可以在城市之间通行。

问题分析我们可以将城市网络表示为一个带权重的图，其中城市是节点，道路是边，道路的权重表示建造和维护道路的成本。

我们的目标是找到一个最小生成树，即在图中选择一些边，使得所有的城市都能够通过这些边连通，并且这些边的权重之和最小。

数学建模为了使用AMPL解决最小生成树问题，我们需要将问题建模成一个线性规划模型。

首先，我们定义一些变量： - x ij表示边(i,j)是否被选择，如果被选择则取值为1，否则取值为0。

- c ij表示边(i,j)的权重。

然后，我们需要定义一些约束条件： - 每个城市必须通过某条边连接到最小生成=1，其中j表示与城市i相连的边树中的其他城市。

对于每个城市i，我们有∑x ijj(i,j)。

- 最小生成树中不能形成环。

对于每个子集S，使得S中的城市通过(i,j)连≤|S|−1。

接到最小生成树中的其他城市，我们有∑x ij(i,j)⊆S最后，我们需要定义目标函数： - 目标函数是最小化边的权重之和。

我们有min∑c ijx ij。

i,jAMPL代码下面是用AMPL建模的代码：set Cities; # 定义城市集合param c{Cities, Cities} >= 0; # 定义边的权重矩阵var x{Cities, Cities} binary; # 是否选择边minimize Total_Cost: sum{i in Cities, j in Cities} c[i,j] * x[i,j];subject to Connectedness{i in Cities}:sum{j in Cities} x[i,j] = 1;subject to No_Cycles{S in subset(Cities)}:sum{(i,j) in (S cross S)} x[i,j] <= card(S) - 1;结果分析通过运行AMPL代码，我们可以得到最小生成树的解。

实验五快速生成树配置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，建立的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联组成内部校园网，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，是网络避免环路。

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，在存在交换机环路的网络中生成一个没有环路的属性网络，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（快速生成树协议）、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，替换端口或备份端口，分别作为根端口和指定端口。

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。

实验步骤新建packet tracer拓扑图默认情况下STP协议是启用的。

通过两台交换机之间传送BPDU协议数据单元。

选出跟交换机、根端口等，以便确定端口的转发状态。

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，了解跟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 10 priority 4096可以变化跟交换机的角色。

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。

实验设备Switch_2960 2台；PC 2台；直连线（各设备互联）PC1IP: 192.168.1.2Submask: 255.255.255.0Gateway: 192.168.1.1PC2IP: 192.168.1.3Submask: 255.255.255.0Gateway: 192.168.1.1S1enshow spanning-treeconf thostname S1int fa 0/10switchport access vlan 10exitint rang fa 0/1 - 2switchport mode trunkexitspanning-tree mode rapid-pvst endS2enconf thostname S2int fa 0/10switchport access vlan 10 exitint range fa 0/1 - 2 switchport mode turnkexitspanning-tree mode rapid-pvst endshow spanning-treePC1ipconfigping -t 192.168.1.3S2enconf tint fa 0/1shut（查看PC1的ping情况是否正常）。

某企业大厦网络防止环路说明1、现有问题：目前某企业大厦网络拓扑图如下：整网采用核心交换机Z8905通过三层路由下联接入交换机Z5252，当前存在一个严重并且反复出现的问题：用户在桌面将同一根网线插入相邻网口，造成网络环路，故障交换机瞬间宕机并且断网，交换机下联的所有用户无法上网。

并且，需要网络运维人员去整个办公区逐个查找桌面网口，无法及时追踪当事人，如果不能及时排查，造成的后果也较为严重。

以往故障记录如下图所示：2、解决方法：（1）解决办法：经过分析，spanning-tree生成树技术可以解决上述问题；（2）原理：使用二层网络技术——生成树技术（spanning-tree）,STP是标准的协议,并不是某个厂商（思科、华为、中兴）专有的。

在交换机中启用生成树功能后，可以实现：在一个网络（vlan）中，生成树由根交换机、非根交换机组成，所有交换机的网口包含根端口、指派端口、非指派端口。

所有网口分为关闭、阻塞、监听、学习、转发5种状态。

一旦一个稳定正常的网络中，加入了非法交换机，会引起生成树的重新计算。

并且阻塞发送bpdu报文的端口。

我们可以利用bpdu保护的功能，将网络中所有交换机的接入 access端口配置为生成树中的边缘端口，并且设置交换机边缘端口检测到bpdu报文时，自动shutdown，以达到保护网络，防止环路的效果。

bpdu报文：网桥协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit)。

是一种生成树协议问候数据包。

网上摘抄——“MSTP与STP/RSTP一脉相承，三者有很好的兼容性。

在同一个域内的交换机将互相传播和接收不同生成树实例的配置消息，保证所有生成树实例的计算在全域内进行；而不同域的交换机仅仅互相传播和接收CIST生成树的配置消息，MSTP协议利用CIST保证全网络拓扑结构的无环路存在，也是利用CIST保持了同STP/RSTP的向上兼容，因此从外部来看，一个MSTP域就相当于一个交换机，对不同的域、STP、RSTP交换机是透明的。

最小生成树题目 最小生成树是图论中的一个重要概念，被广泛应用于路由算法、网络设计、电力传输等领域。

最小生成树问题可以简单描述为：给定一个连通图，选择一些边使得图中所有节点都能够连接，并且总边权之和最小。

最小生成树题目是在解决最小生成树问题时所遇到的具体情境。

以下通过分析两个不同的最小生成树题目，来理解最小生成树算法的应用。

题目1：某城市的道路规划 假设一个城市有多个地区，每个地区之间需要建立道路来连接。

已知每条道路的长度，在保证每个地区都能连通的情况下，设计一个道路规划方案，使得总道路长度最小。

解题思路： 1、首先，根据题目中给出的道路长度，建立一个无向带权图。

其中，每个地区对应图的节点，道路对应图的边，道路长度对应边的权值。

2、通过使用Kruskal或Prim算法，从这个带权图中构建最小生成树，即选取一些道路使得所有地区连通，并且这些道路的权值之和最小。

3、最小生成树即为最优的道路规划方案，输出最小生成树的边集合即可。

题目2：电力传输网络设计 某地区有多个居民点，需要建立电力传输网络来确保每个居民点都能接收到电力供应。

已知每个居民点之间建立电力线路的成本，在保证每个居民点都能接收到电力供应的情况下，设计一个电力传输网络，使得总成本最小。

解题思路： 1、根据题目给出的电力线路成本，建立一个带权完全图。

其中，每个居民点对应图的节点，电力线路对应图的边，电力线路成本对应边的权值。

2、通过使用Kruskal或Prim算法，从这个带权图中构建最小生成树，即选取一些电力线路使得所有居民点都能接收到电力供应，并且这些电力线路的成本之和最小。

3、最小生成树即为最优的电力传输网络设计方案，输出最小生成树的边集合即可。

最小生成树问题是一个经典的优化问题，通过构建最小生成树，我们可以找到图中连接所有节点的最优边集合。

在实际应用中，最小生成树算法可以帮助我们进行有效的资源分配、网络规划等决策。

总体来说，最小生成树题目涉及到图的建模和优化算法的运用。

交换机配置教程之生成树协议STP如何防止环路曾经有过一篇文章是关于介绍如果企业只使用一台交换机来组网，就会存在单点故障，如果交换机坏了，此时的几个模块之间都无法进行正常的工作，客户机不能访问服务器，不能连接internet，不能访问打印机，也就是一点发生故障，则整网络无法正常工作。

所以在一般的交换式网络中，我们都需要对交换机进行冗余，但是引入冗余又会发生一个问题，一个很严重的问题，就是网络环路。

那么网络环路会带来广播风暴、多重复数据帧、MAC地址表不稳定等因素。

那么大家可以看到网络环路的问题确实不小，解决方法就是利用生成树协议STP。

Spanning-Tree Protocol：简称为STP，该协议可应用于环路网络，通过一定的算法实现路径冗余，同时将环路修剪成无环路的树型网络，从而避免报文在环路网络中“长生不老”。

以太网交换所所实现的快速生成树协议RSTP(Rapid Spanning Tree Procotol)是生成树协议的优化版，其“快速”体现在根端口和指定端口进入转发状态的延时在某种条件下大大缩短，从而缩短了网络拓扑稳定所需要的时间。

MSTP(Multiple Spanning Tree Procotol)是多生成树协议的缩写，该协议兼容STP和RSTP。

咱们来详细介绍一下STP：STP是为克服冗余网络中透明桥接的问题而创建的，目的是通过协商一条到根网桥的无环路径来避免和消除网络中的环路，它通过判定网络中存在环路的地方并动态阻断冗余链路来实现这个目的。

通过这种方式，它确保到每个目的地都只有一个路径，所以永远都不会产生环路。

将环路中的一个次优接口设置在Block(阻止)状态，从而将环路打破。

注意，仅仅是该接口设置为Block 状态，仅仅是一个状态，而不是真正的将此接口关闭。

因为一旦网络中其他链路出现了问题，这个被block 的接口还可以还原为forwarding(转发)状态。

如图所示：基本思想：在此把每个交换机称为网桥，所以我们在介绍的时候，如果讲到网桥，就知道是指的交换机就可以了。

【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】
S2126G（两台）、主机（两台）、直连线（4条）
按照拓扑图连接网络时注意，两台交换机都配置快速生成树协议后，再将两台交换机连接起来。如果先连线再配置会造成广播风暴，影响交换机的正常工作。
【注意事项】
1、锐捷交换机缺省是关闭spanning-tree的，如果网络在物理上存在环路，则必须手工开启spanning-tree。
2、锐捷全系列的交换机默认为MSTP协议，在配置时注意生成树协议的版本。
【参考配置】
SwitchA#show run !交换机SwitchA的全部配置
Building configuration...
Current configuration : 123 bytes
!
version 1.0
!
hostname SwitchA
!
Vlan 1
!
Vlan 10
Name sales
!
spanning-tree mode rstp
spanning-tree
spanning-tree mst 0 priority 4096
!
interface FastEthernet 0/1
switchport mode trunk
!
interface FastEthernet 0/2
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IEEE 802.1d）、RSTP（快速生成树协议IEEE 802.1w）、MSTP（多生成树协议IEEE 802.1s）。

局域网网络环路的产生及对策作者：饶龙海来源：《无线互联科技》2014年第01期摘要：近年来随着计算机网络的飞速发展，网络也逐渐应用与各行各业，在较大规模的局域网环境中，时常出现严重的网络拥堵。

由网络环路引起的网络拥堵，通常隐蔽性高，排查难度较高，且一旦发生环路，将导致整个网络瘫痪。

本文将深入探讨网络环路的产生原因及表现形式，并提出相应的对策，从而杜绝网络环路的发生。

关键词：网络环路；冗余链路；生成树协议；对策1 引言在大型的网络管理过程当中，网络环路一直是困扰管理人员的重要问题。

网络环路能够导致严重的网络动荡，如同一个巨大数据黑洞，将合法的数据引入到黑洞当中，造成丢包，进而导致网络瘫痪。

网络环路的表现形式较多，从用户端来看，主要表现在上网速度奇慢，并且在用户端ping网关或上层设备地址时，延迟较大且出现大面积丢包。

从设备端来看，首先从肉眼可以观察到的是，问题端口指示灯的闪烁频率明显高于其他端口。

其次使用配置命令登陆到设备上，可以观察到设备CPU的使用率很高（达到80%以上），且链路上出现异常的大流量包。

最后可以使用抓包工具如Wireshark、sniffer，抓出大量信息和大小相同的数据包。

2 网络环路的分类及产生网络环路主要分为二层环路和三层环路。

三层环路主要指的是路由环路，主要原因是路由协议启动不当造成的，并且在三层环路中，即使不存在冗余链路，也有可能造成环路。

在我们处理局域网环路问题的过程中，交换机的二层环路是我们较为常见的一种形式。

二层环路主要是由于冗余链路造成的，因为交换机作为二层的交换设备有一个很重要的功能，就是MAC地址的学习功能，通过学习进而建立一张动态变化MAC表，在一个存在冗余链路的交换网络环境中，常常会因为广播风暴和MAC地址系统失效，使得整个局域网络处于阻塞状态。

此外由于二层设备多面向于计算机的终端用户，网点密集，极易发生误操作，如：网线接触不良、家用小路由器的连接等问题，这样都容易造成环路，且排查难度极大。

《网络原理与技术实验》实验报告实验名称：利用三层交换机实现VLAN间路由，快速生成树配置评分：________班级：学号：姓名：利用三层交换机实现VLAN间路由实验目的：1.掌握交换机Tag VLAN的配置2.掌握三层交换机基本配置方法；3.掌握三层交换机VLAN路由的配置方法；4.通过三层交换机实现VLAN间相互通信；实验原理：三层交换机具备网络层的功能，实现VLAN相互访问的原理是：利用三层交换机的路由功能，通过识别数据包的IP地址，查找路由表进行选路转发，三层交换机利用直连路由可以实现不同VLAN 之间的相互访问。

三层交换机给接口配置IP地址。

采用SVI（交换虚拟接口）的方式实现VLAN 间互连。

SVI是指为交换机中的VLAN创建虚拟接口，并且配置IP地址。

实验拓扑图：实验步骤：新建packet tracer拓扑图（1）在二层交换机上配置VLAN2、VLAN3，分别将端口2、端口3划分给VLAN2、VLAN3。

（2）将二层交换机与三层交换机相连的端口fa 0/1都定义为tag Vlan模式。

（3）在三层交换机上配置VLAN2、VLAN3，此时验证二层交换机VLAN2、VLAN3下的主机之间不能相互通信。

（4）设置三层交换机VLAN间的通信，创建VLAN2,VLAN3的虚接口，并配置虚接口VLAN2、VLAN3的IP地址。

（5）查看三层交换机路由表。

（6）将二层交换机VLAN2、VLAN3下的主机默认网关分别设置为相应虚拟接口的IP地址。

PC1和PC2的配置：PC1exitinterface vlan 3ip address 192.168.2.1 255.255.255.0no shutdownendshow ip routeshow vlanPC3 Ping PC1Ping 192.168.1.2 可以ping通PC3 Ping PC2Ping 192.168.2.2 不可以ping通PC3 S2960S3560（7）验证二层交换机VLAN2,VALN3下的主机之间可以相互通信。

洪泛 。 （） ３ 当交 换 机 Ｂ收 到 交 换 机 Ａ 通 过 网段 ２传 送 来 的 帧
参 考 文 献 ［３Ｄａｉ ｃｂ ，ｔｖ Ｑｕｒｙ著． １ ｖｄＨｕ ａｙ Ｓｅ ｅＭｃ ｅｒ 张辉 译． ｉ ｏＦｅｄＭａ ｕｌ Ｃｓ ｉｌ ｎ ａ ｃ Ｃ ｔｌｓ Ｓ ｔｈＣ ｎｉｕ ａｉｎ Ｍ］ 北 京 ： 民 邮 电 出版 社 ，０ ５ ａａｙ ｔ ｗｉ ｏ ｆ ｒｔ ［ ． ｃ ｇ ｏ 人 ２ ０
１ 冗余交换 拓扑 网络 带来 的问题
帧 的 副 本 到 达 交 换 机 Ｂ的 端 口 ２ 此 时 ， 换 机 Ｂ删 除 第 一 ， 交 个 ＭＡＣ地 址 映 射 关 系 ， 后 建 立 服 务 器 Ｘ 的 ＭＡ 地 址 与 然 Ｃ
端 口 ２的 映 射 关 系 。 可 能 会 由 于 交 换 机 内部 结 构 不 同 ， 性 能 不 同 ， 以 交 换 机 不 一 定 会 处 理 好 ＭＡＣ数 据 库 的 快 速 转 所 化 问 题 ， 造 成 环 路 ， 致 数 据 不 能 进行 正 常 转 发 。 会 导
１ １ 广 播 风 暴 的 问题 ．
如 果 冗 余 网 络 上 的所 有 交 换 机 都 无 限 地 洪 泛 广 播 帧 ， 在 物 理 路 径 冗 余 ， 时 会 防 止 网 络 中 活 动 环 路 产 生 不 适 当 同
则 会 出 现 广 播 风 暴 。 交 换 机 会 无 节 制 地 将 广 播 帧 洪 泛 到 除 了接 收 帧 的 源 端 口外 其 他 所 有 的 端 口 。下 面 详 细 描 述 广 播 风暴 是怎样产生 的。如图 １
网段 转 发 流量 。根 桥 上 的 所 有 端 口都 是 指 定 端 口 ， 根 桥 非
在 同 一 时 刻 ， 换 机 Ａ也 会 收 到 该 帧 的 副 本 ， 放 人 自 己 的 交 并

局域网环路分析一、概括局域网环路分析是计算机网络维护和管理中一项重要的任务。

环路是指在网络拓扑中，由于配置错误或其他原因，导致数据包在局域网内无限循环，无法正常传输的现象。

环路的存在不仅会影响网络性能，导致网络拥堵和延迟，还可能引发广播风暴，对网络设备造成损害。

及时发现和解决局域网环路问题对于保障网络稳定运行至关重要。

环路分析通常涉及对网络拓扑结构、设备配置、数据流等方面的检查。

通过收集网络设备的日志信息、分析网络流量、使用网络诊断工具等方法，可以定位环路产生的位置和原因。

一旦环路被识别，可以采取相应的措施进行修复，如重新配置网络设备、调整网络拓扑结构等，以消除环路，恢复网络正常通信。

在局域网环路分析中，需要综合考虑网络规模、设备类型、网络拓扑结构等因素。

对于大型复杂的网络，环路分析可能更加复杂和耗时。

在进行环路分析时，需要制定详细的计划，明确分析的目标和方法，并充分利用各种资源和技术手段，以提高分析效率和准确性。

局域网环路分析是保障网络稳定运行的重要环节。

通过有效的环路分析，可以及时发现和解决网络问题，提高网络性能和可靠性。

1. 局域网环路的概念和定义局域网（Local Area Network，简称LAN）是指在一个有限地理范围内，将计算机、外设和其他通信设备互联起来的计算机网络。

在这个网络中，设备之间可以直接通信，无需通过公共通信网络。

环路则是指在网络拓扑中，由于某种原因（如配置错误、物理链路故障等）导致数据在传输过程中形成闭环，使得数据在网络中反复传输，无法正常到达目的地。

局域网环路是一种特殊的网络状态，其定义是指在网络中，由于配置错误或其他原因，导致数据包在传输过程中形成闭环，从而在网络中反复传输，无法正确到达目的地。

这种情况会导致网络性能严重下降，影响网络的正常运行。

环路可能是由于物理链路故障、网络配置错误、网络拓扑变更等多种原因引起的。

局域网环路不仅会导致网络性能下降，还可能引发其他严重问题。

网络环路网络环路也分为第二层环路和第三层环路,所有环路的形成都是由于目的路径不明确导致混乱而造成的,例如第二层,一个广播信息经过两个交换机的时候会不断恶性循环的产生广播,造成环路,而第三层环路则是原路由意外不能工作,造成路由通告错误,形成一个恶性循环例子:网络192.168.0.0/24--路由1--路由2正常192.168.0.0/24网络被路由1通告到路由2,当网络出问题不能达到的时候,路由1把192.168.0.0/24路由信息删除,但是路由2通告给了路由1,让路由1误以为路由2的那边能达到192.168.0.0/24网络,结果造成恶性循环(例子建立在RIP,IGRP等路由协议下,只有这两个协议会造成第三层环路)网络的二层环路通常在发生办公区域移动或者网络节点比较密集的环境中，因为网络跳线的两端的水晶头为一致的，并没有区分是接Hub/switch或者PC的，导致接入的随意性比较大，从而给使用者造成可以随意将网络跳线同时接入到端口中，一旦发生这种问题就形成了环路，网络环路的危害非常大，重则导致一个公司的所有网络中断，轻则至少一片区域的网络中心，给公司生产和运作带来巨大的损失.传统的二层预防技术主要有STP(Spanning tree)来预防，STP在不断的修改和更新中，产生了诸如STP/RSTP/MSTP等多个版本，大家可根据各自的组网规划来选择应用，但是STP的配置复杂度，以及协议本身的开销通常都是网络管理人员比较头痛的事情。

虽然二层的物理环路在普通的办公室或网络节点并不密集的场景中并不多见，但是在诸如IT制造业或者学校实验室等网络节点密集型的企业，因为人员的流动性，网络节点的密集性，跳线两头RJ45的一致性，所以二层网络环路并不少见，STP在这种环境下多数不生效，无法很好的启用，因为STP与生产的控制程序或者实现程序存在有一定的问题，所以导致二层的网络环路在这类企业中成了一个隐患，定时炸弹一样，指不好什么时候爆发。

任务4：解决交换机组网过程中的环路问题
——了解生成树协议（9）
（3）选择指定端口 ❖当一个网段中有多个网桥时，这些网桥会将他们到根网桥的管理成本都通 告出去，其中具有最低管理成本的网桥将作为指定（designated）网桥。 ❖指定网桥中发送最低管理成本的BPDU的接口是该网段中的指定端口。
❖每个网段选择指定端口的依据是：选择发送最低根路径开销的BPDU的端口， 如果开销相同，选择Bridge ID最小的端口，如果还相同，则选择端口ID最小 的端口。
任务4：解决交换机组网过程中的环路问题
——了解配置生成树协议命令（2）
①修改网桥优先级
❖ STP域内采用默认桥优先级选举根网桥可能会导致一些问题，因为有些旧 设备拥有较低的桥优先级，所以容易被选为根网桥，这显然不是我们想要 的结果。
在全局配置模式下修改网桥优先级的命令语法如下： spanning-tree vlan vlan-list priority bridge-priority
一旦有ARP发生，这两个端口会同时接收到广播帧，并会向其它端口 转发。这时，就这两个端口而言，都会形成两个方向相反的广播帧转发环 路，而且这种重复转发是永无止境地进行下去。
任务4：解决交换机组网过程中的环路问题
——了解生成树协议（1）
❖生成树协议(STP)是一个二层管理协议，它的使用目的主要是为了解决由 于冗余备份连接所产生的环路问题。
❖参与生成树运算的网桥会有一个网桥标识(Bridge ID)编号，这个编号由两部 分组成：网桥优先级+网桥MAC地址。 ❖网络中网桥标识编号最小的将被选举为生成树的树根，称为根桥（root）。
❖网桥优先级默认值为32768，这个值可以通过设置来改变。 ❖如果两台没有改变默认优先级设置的交换机连接的话，哪台的MAC地址小，哪 台将成为根桥。

生成树协议STP和快速生成树协议RSTP的配置及原理生成树协议STP和快速生成树协议RSTP：生成树协议的由来：由于网络中会存在单点故障而导致网络无法访问，系统瘫痪，因此在网络中提供冗余链路即引入备份链路来解决单点故障问题，但是------这样做的好处是：减少单点故障，增加网络可靠性；缺点是：产生交换环路，会导致广播风暴、多帧复制、MAC地址表抖动。

因此生成树协议是为了提供冗余链路，解决环路问题（作用）。

生成树协议的原理：使冗余端口置于“阻塞状态”；网络中的计算机在通信时，只有一条链路生效；当原本的链路出现故障时，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。

实验目的：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：配置过程：（此实验需要先配置再连线，只能在真实机上做）生成树协议STP：1.开启生成树协议：（A和B同）switchA#configure terminal 进入全局配置模式switchA(config)#spanning-tree 开启生成树协议2.设置生成树模式：（A和B同）switchA(config)#spanning-treemode stp ！设置生成树模式为STP（802.1D）验证测试：验证生成树协议模式为802.1D3.验证生成树协议已经开启：（A和B同）switchA#showspanning-tree ！显示交换机生成树的状态switchA#showspanning-tree interface fastEthernet 0/1 ！显示交换机接口fastethernet0/1的状态switchA#showspanning-tree interface fastEthernet 0/2 ！显示交换机接口fastethernet0/2的状态4.测试结果：C:\Users\pdsu>ping -t192.168.10.1正在Ping192.168.10.1 具有32 字节的数据:请求超时。