站酷网素材,做网站的有哪些公司,最牛的网站建,附近装修公司电话号码接着前面第六章#xff0c;通过VLAN技术#xff0c; 可以将物理的局域网划分成多个广播域#xff0c; 实现同一VLAN内的网络设备可以直接进行二层通信#xff0c; 不同VLAN内的设备不可以直接进行二层通信。
第七章 生成树
在以太网交换网络会使用冗余链路#xff0c; 但…接着前面第六章通过VLAN技术 可以将物理的局域网划分成多个广播域 实现同一VLAN内的网络设备可以直接进行二层通信 不同VLAN内的设备不可以直接进行二层通信。
第七章 生成树
在以太网交换网络会使用冗余链路 但是使用冗余链路会在交换网络上产生环路。为解决交换网络中的环路问题 提出了生成树协议STP Spanning Tree Protocol 。需要注意生成树协议只对二层交换网起作用在三层以太网中由于传递TTL值减一的特性是不会一直出现环路问题。所以生成树协议解决的主要层面还是在二层以太网中。
学习目标▫ 描述园区交换网络中的二层环路产生原因及引发的问题。▫ 描述STP的基本概念与工作原理。▫ 区分STP与RSTP并能够描述RSTP对STP的改进。▫ 完成STP的基础配置。▫ 了解除了生成树之外的其他消除交换网络二层环路的方法。 1. 生成树技术概述 2. STP的基本概念及工作原理 3. STP的基础配置 4. RSTP对STP的改进 5. 生成树技术进阶 常见环路主要分为二层环路和三层环路。 ▫ 二层环路主要因为网络中部署了二层冗余环境或人为的误接线缆导致可以通过借助特定的协议或机制实现二层防环 ▫ 三层环路主要因为路由环路可以通过动态路由协议防环和IP报文头部中的TTL字段用于防止报文被无止尽地转发。 在STP网络中桥优先级是可以配置的取值范围是0 65535默认值为32768,可以修改但是修改值必须为4096的倍数。优先级最高的设备数值越小越优先会被选举为根桥。如果优先级相同则会比较MAC地址 MAC地址越小则越优先。
在命令配置里面如果手动选为根桥它的优先级为0且此优先级不能修改。如果选为备份根桥它的优先级为4096且此优先级不能修改。而其它情况缺省下是32768。而且如果是在接口模式下设置优先级的命令stp priority priority。此时默认是128。
根桥略就是根据桥ID选出来的。
Cost交换机的每个端口都有一个端口开销 Port Cost参数此参数表示该端口在STP中的开销值。默认情况下端口的开销和端口的带宽有关带宽越高开销越小。缺省情况下华为交换机使用IEEE 802.1t标准来计算路径开销。
RPC最短路径开销路径开销该路径上所有接收BPDU端口的端口开销总和即BPDU的入方向端口。非根桥通过对比多条路径的路径开销选出到达根桥的最短路径这条最短路径的路径开销被称为RPC并生成无环树状网络。根桥的根路径开销是0。 运行STP交换机的每个端口都有一个端口ID端口ID由端口优先级和端口号构成。端口优先级取值范围是0到240步长为16即取值必须为16的整数倍。缺省情况下端口优先级是128。 端口ID可以用来确定端口角色。 配置BPDU包含了桥ID、路径开销和端口ID等参数。 STP操作 1. 选举一个根桥。 2. 每个非根交换机选举一个根端口。 3. 每个网段选举一个指定端口。 4. 阻塞非根、非指定端口。 • STP中定义了三种端口角色指定端口根端口和预备端口阻塞端口。 ▫ 指定端口是交换机向所连网段转发配置BPDU的端口每个网段有且只能有一个指定端口。一般情况下根桥的每个端口总是指定端口。 ▫ 根端口是非根交换机去往根桥路径最优的端口。在一个运行STP协议的交换机上最多只有一个根端口但根桥上没有根端口。 ▫ 如果一个端口既不是指定端口也不是根端口则此端口为预备端口。预备端口将被阻塞。
交换机在刚启动时都认为自己是根桥互相发送配置BPDU进行STP运算
STP的计算过程
首先选举根桥。需要注意为了确保交换网络的稳定 建议提前规划STP组网 并将规划为根桥的交换机的桥优先级设置为最小值0。根桥的角色可抢占。 然后在每台非根桥交换机上选举一个根接口根端口。用处在网络收敛后根端口将不断的收到来自根桥的BPDU。它保证了交换机与根桥之间工作路径的唯一性和最优性。 需要注意它的选举原则不一定是要端口朝向根桥的才是根端口 选举根端口的原则最先比较路径开销再比较接收过来的BPDU的BID和PID若相同就比较自己的接口IDPID。 1. 交换机有多个端口接入网络各个端口都会收到BPDU报文报文中会携带“ RootID、 RPC、 BID、 PID”等关键字段端口会针对这些字段进行PK。 2. 首先比较根路径开销 RPC STP协议把根路径开销作为确定根端口的重要依据。 RPC值越小越优选因此交换机会选RPC最小的端口作为根端口。 3. 当RPC相同时比较上行交换机的BID 即比较交换机各个端口收到的BPDU中的BID值越小越优选因此交换机会选上行设备BID最小的端口作为根端口。 4. 当上行交换机BID相同时比较上行交换机的PID 即比较交换机各个端口收到的BPDU中的PID值越小越优先因此交换机会选上行设备PID最小的端口作为根端口。 5. 当上行交换机的PID相同时则比较本地交换机的PID即比较本端交换机各个端口各自的PID值越小越优先因此交换机会选端口PID最小的端口作为根端口。 按我的理解是 BID就是交换机的MAC地址PID就是交换机对应接口的接口号。
最后在每条链路上选举一个指定接口。 选举过程指定端口也是通过比较RPC来确定的选择RPC最小的作为指定端口如果RPC相同则比较BID和PID。需要注意指定接口再链路上举行。一条链路只存在一个指定接口。
最最后非指定接口被阻塞。注意 ▫ 非指定端口可以接收并处理BPDU。但不能发送BPDU也不能转发数据帧。 ▫ 根端口和指定端口既可以接收和发送BPDU也可以转发用户数据帧。 上图搞错了禁用状态是端口没开启。上面那个应该是从阻塞状态到侦听状态是20s。
需要注意如果是物理链路故障一般指接口状态关闭down端口状态变化过程 ▫ 备用端口会从Blocking状态迁移到Listening-Learning-Forwarding状态。 ▫ 收敛时间直连链路故障备用端口会经过30s后恢复转发状态。 它不用像根桥一样重新选举根桥。所以只经过两个Forward Delays时间就能进入转发状态。
如果是非物理链路故障就是接口状态是up但是其它原因导致的 预备端口20s后会从Blocking状态进入到Listening状态再进入Learning状态最终进入到Forwarding状态进行用户流量的转发。需要50s的时间才能恢复转发状态。 因为是非接口问题所以非根桥会一直等待根桥发送BPDU就会等待最大MAX Age(20s)。
再来看STP生成树中链路发生变化的问题 大概意思就是sw1到sw3的链路发生问题重新选举了根桥和路径但此时sw1的MAC地址表由于绑定的接口还是GE0/0/3。所以他还是会从g0/0/3出去。而这种情况就需要等待MAC地址表老化300s后自动更新了才会改变。这种情况怎么缩短这个时间。
解决拓扑变化过程中根桥通过TCN BPDU报文获知生成树拓扑里发生了故障。根桥生成TC用来通知其他交换机加速老化现有的MAC地址表项。过程省略只需要知道这个过程最多15s。
STP基本配置命令省。 STP介绍就到这里了。但是STP也存在一定的缺陷因为STP拓扑收敛慢。而在日常使用的时候等50s的恢复时间肯定不现实于是后面提出了RSTP协议。
RSTP对比STP
RSTP的接口角色共有4种根接口、指定接口共有、预备接口和备份接口 Alternate预备接口提供了从指定桥到根的另一条可切换路径作为根接口的备份接口。 Backup备份接口作为指定接口的备份提供了另一条从根桥到相应网段的备份通路。
RST也多了边缘端口一般与用户终端设备直接连接可以由Disabled状态直接转到Forwarding状态。
RSTP的状态规范把原来的5种状态缩减为3种。 ▫ 如果不转发用户流量也不学习MAC地址那么接口状态就是Discarding状态。 ▫ 如果不转发用户流量但是学习MAC地址那么接口状态就是Learning状态。 ▫ 如果既转发用户流量又学习MAC地址那么接口状态就是Forwarding状态。
STP/RSTP的缺陷所有的VLAN共享一棵生成树。 虽然说STP/RSTP实现了网络拓扑快速收敛但RSTP和STP还存在同一个缺陷由于局域网内所有的VLAN共享一棵生成树 因此无法在VLAN间实现数据流量的负载均衡 链路被阻塞后将不承载任何流量 还有可能造成部分VLAN的报文无法转发。就是阻塞后不在使用此链路造成带宽浪费。 解决
方式一华为公司提出了VBST VLAN-Based Spanning Tree 生成树解决方案。 该解决方案中 生成树的形成是基于VLAN的 不同VLAN间可形成相互独立的生成树 不同VLAN内的流量沿着各自的生成树转发 进而可实现流量的负载分担。
优缺点
• 企业网中部署VBST ▫ 可消除网络中可能存在的通信环路。 ▫ 可实现链路的复用和流量的负载分担进而有效地提高链路带宽的利用率。 ▫ 配置和维护简单进而可降低配置和维护成本。 • 但是如果网络中VLAN的数量较多为每个VLAN执行独立的生成树计算将耗费交换机大量的资源。
方式二为了弥补STP和RSTP的缺陷 IEEE于2002年发布的802.1s标准定义了MSTP。• MSTP兼容STP和RSTP 既可以快速收敛 又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。但是MSTP其实并不能保证流量是均分到每一根链路上的。于是后面提出了聚合链路的技术。
小结在以太网交换网中部署生成树协议后 如果网络中出现环路 生成树协议通过拓扑计算 可实现 ▫ 消除环路通过阻塞冗余链路消除网络中可能存在的网络通信环路。 ▫ 链路备份当前活动的路径发生故障时 激活冗余备份链路 恢复网络连通性。
但是不能实现链路负载和链路的复用。需要用到其它的有些技术。
