项目六 应用STP 解决多交换机之间冗余链路所引起的环路问题

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【工作过程3】配置网络运行STP 协议 【Switch A 交换机的配置】 启动生成树协议： ［SwitchA］stp enable 【Switch B 交换机的配置】
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Hale Waihona Puke Baidu
任务1 启用生成树协议（STP）解决冗 余链路引起的环路问题
• • • • • • • • • 启动生成树协议： ［SwitchB］stp enable 【Switch C 交换机的配置】 启动生成树协议： ［SwitchC］stp enable 【Switch D 交换机的配置】 启动生成树协议： ［SwitchD］stp enable 在系统视图下配置STP 协议之后，在默认情况下，交换机的每一个 端口都启用了STP协议。
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任务1 启用生成树协议（STP）解决冗 余链路引起的环路问题
• 网桥采取如下4 个步骤进行配置消息优先级的比较，从而确定最优配 置消息： • 【步骤1】确定根交换机的RootID，RootID 小者优先。 • 【步骤2】如果RootID 相等，计算到根交换机的最小路径开销（ Root Path Cost），Root Path Cost 与接收端口的端口开销之和小 的优先级高。 • 【步骤3】如果前两者相等，确定最小的发送者BID（Transmitting Bridge ID）； • 【步骤4】如果前三个参数都相等，确定最小的端口ID（ Transmitting Port ID）。
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任务1 启用生成树协议（STP）解决冗 余链路引起的环路问题
• STP 的BPDU 帧格式如下
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任务1 启用生成树协议（STP）解决冗 余链路引起的环路问题
• 最初，所有网桥都发送以自己为根网桥的配置消息，并为每个端口存 储一个其收到的最佳BPDU，当有其他BPDU 到达交换机的端口时， 交换机会通过四步判决过程来判断此BPDU 是否比该端口原来存储的 BPDU 更好，如果新收到的BPDU（或者本地生成的BPDU）更好， 则以其替换原有值。
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• 【Switch B 交换机的配置】
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• Max hops ：20 • 【Switch C 交换机的配置】
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• 5. STP 的端口状态 • 在网桥已经确定了根端口、指定端口和非指定端口后，STP 就准备 开始创建一个无环拓扑了。 • 为创建一个无环拓扑，STP 配置根端口和指定端口转发流量以及非 指定端口阻塞流量。 • 实际上，STP 决定端口转发和阻塞看似只有两个状态，实际上有五 种状态。 • （1）禁用Disabled，为了管理目的或者因为发生故障将端口关闭。 • （2）阻塞Blocking，在初始启用端口之后的状态。端口不能接收或 者传输数据，不能把MAC 地址加入地址表，只能接收BPDU。
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• 【Switch D 交换机的配置】
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• 【实验设备与版本】
• • • • 计算机：2 台有以太网接口的计算机（其中一台需要有COM 口）； 线缆：五类交叉线4 根，RJ-45 to DB-9 Console 线缆1 根； 以太网交换机：H3C S2126-EI Version 3.10 RELEASE 2107 4 台。 【工作过程1】根据图6-10 完成设备的连接（过程略）
• 【相关知识】
• 1. 配置消息（BPDU） • 生成树协议定义了一个数据包，叫做桥协议数据单元（BPDU， Bridge Protocol Data Unit）。网桥用BPDU 来相互通信，并用 BPDU 的相关机能来动态选择根桥和备份桥。BPDU 有两种。一种 为生成树时的配置BPDU，一种为网络拓扑发生变化时发出的TCN BPDU。
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任务1 启用生成树协议（STP）解决冗 余链路引起的环路问题
• 如果能够确认某些端口不会产生环路，可以关闭它的STP 功能，避 免转发多余的STP 报文，降低网络开销。Swithc A 和Switch C 的 物理接口E1/0/9 属于网络末梢，不会存在环路问题，故可以关闭STP ： • ［SwitchA-Ethernet1/0/9］stp disable • ［SwitchB-Ethernet1/0/9］stp disable • 配置完成后，可以看到交换机指示灯不再不停地闪烁，说明交换机阻 止了环路。 • 【工作过程4】测试验证 • （1）使用“display stp”查看交换机的STP 运行状态。
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任务1 启用生成树协议（STP）解决冗 余链路引起的环路问题
• 端口可以处于5 种状态，上例中端口1（E1/0/1）处于转发状态，并 指明端口为根端口，也就是到根网桥Switch B 路径开销最小的端口 。根路径的开销为200，这是快速以太网链路的默认值。端口的优先 级为128，本端口链路的指定网桥为Switch B。
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• STP 要求给每台交换机和网桥指定一个独一无二的BID。通常，BID 由优先级（2 字节）和网桥的MAC 地址（6 字节）组成。IEEE 802.1D 建议的默认值为32768（对应的二进制值为 1000000000000000，而十六进制值为0x8000），这是优先级取值 范围中的中间值。网桥ID 最小的网桥将成为根网桥。 • 4. 根网桥选举示例 • 在图6-13 中，两台交换机都使用默认优先级，因此MAC 地址较小的 交换机将成为根网桥。在这个示例中，根网桥为交换机X，其BID 为 0x8000（0c00.1111.1111）。
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• 连接完成一段时间之后，会看到交换机指示灯不停闪烁，说明4 台交 换机之间正在转发数据报文，存在环路，网络启用STP 协议避免环 路。 • 【工作过程2】查看交换机的STP 信息 • 【Switch A 交换机的配置】 • ［switchA］display stp interface ethernet1/0/1 • Protocol Status ：disabled
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任务1 启用生成树协议（STP）解决冗 余链路引起的环路问题
• 根交换机上的每个活动端口都是指定端口，因为它的每个端口都具有 最小根路径开销（实际它的根路径开销是0）。指定端口处于转发状 态，负责为相应网段转发数据流。在图6-10 中，两个网段的指定端 口都位于根网桥上，因为根网桥直接与两个网段相连。交换机Y 的 10BASE-T 以太网端口为非指定端口，因为每个网段只能有一个指定 端口。非指定端口处于阻塞状态，以断开环路。处于阻塞状态的端口 不能转发数据流，但能够接收数据流。 • 运行生成树算法的交换机和网桥使用名为BPDU 的组播帧定期地（默 认间隔为2 秒）同其他交换机和网桥交流配置消息。BPDU 中包含的 信息之一是网桥ID（BID）。
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• 任务1 启用生成树协议（STP）解决冗余链路引 起的环路问题 • 任务2 改变交换机的参数，改变生成树的结构
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• 【任务说明】
• 本任务的实验组网图如图6-10 所示，4 台H3C S2126-EI 交换机环形 互联，2 台计算机分别连接到Switch A 和Switch C 上。要求全网启 用生成树协议，观察并了解启用生成树协议前后的变化。
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任务1 启用生成树协议（STP）解决冗 余链路引起的环路问题
• 最初，交换机总将自己认为是根网桥，当它发现有比自己小的BID 时， 就将收到的具有最小BID 的交换机作为根网桥。 • 【步骤2】在非根网桥中选举根端口。STP 在每台非根网桥中选择一 个根端口。根端口到根网桥的路径成本最低，且处于转发状态。生成 树路径成本是根据带宽计算得到的累积成本。在图6-10 中，从右边 交换机Y 到根网桥的成本最低的路径是经过100BASE-T 快速以太网 链路的那条。每一个非根交换机都必须选举一个根端口。 • 【步骤3】在每个网段上选举一个指定端口。STP 在每个网段中选举 一个指定端口。指定端口在到根网桥的路径成本最低的网桥中选择。
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• • • • 【步骤1】选举根网桥。 【步骤2】在非根网桥中选举根端口。 【步骤3】在每个网段上选举一个指定端口。 在网络第一次“初始”时，所有网桥都洪泛混合的BPDU 信息，网桥 通过执行STP 四步判决过程，形成整个网络或VLAN 唯一的生成树 。在网络稳定后，BPDU 从根网桥流出，沿着无环支路到达网络中的 每一个网段。网络发生变化时，生成树协议按照以下3 个步骤做出处 理。 • 【步骤1】选举根网桥。STP 需要选举根网桥。在给定网络中，只有 一台网桥为根网桥。根网桥的所有端口都是指定端口。
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• 指定端口处于转发状态，被指定用于将数据流转发到特定网段。处于 转发状态时，端口可以发送和接收数据流。在图6-10 中，左边的交 换机X 被选举为根网桥。 • 根交换机是一个具有最小BID 的网桥，它是唯一的，是通过交换 BPDU 选举得出来的。 • BPDU 是网桥之间用来交换生成树信息的特殊帧，它在网桥之间传播 ，包括交换机和所有配置来进行桥接的路由器，BPDU 不携带终端用 户流量。 • BPDU 包括根BID、根路径开销、发送者BID 和端口ID 信息。 • 也就是说，交换机通过传递BPDU 来发现谁是最小的BID，从而将具 有最小BID 的网桥作为根交换机。
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• STP 的行为如下所述： • STP 强制某些端口进入备用状态，这样它们将不会侦听、转发或泛 洪数据帧。其总体效果是，对于每个网段，在任何时刻都只有一条前 往该网段的活动路径。 • 如果网络中的任何网段出现连接性问题，STP 将自动激活原本不处 于活动状态的路径（如果有的话），以重建连接性。 • 图6-12 是一个第二层网络被生成树消除环路后的最终状态。 • 3. 生成树的工作原理 • STP 的初始过程包含3 个选举步骤，它提供一个没有环路的逻辑网络 拓扑。
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任务1 启用生成树协议（STP）解决冗 余链路引起的环路问题
• 当一个网桥第一次被激活时，其上所有端口每隔一个HELLO 时间（ 默认2 秒）发送一次BPDU；如果一个端口发现从其他网桥收到的 BPDU 比自己发送的好，则本地端口就停止发送BPDU；如果在MAX AGE（最大生存时间，默认20 秒）内没有从邻居网桥收到更好的 BPDU，本地端口则重新开始发送BPDU，即最大生存时间是最佳 BPDU 的超时时间。 • 2. 使用STP 解决问题 • STP 通过管理前往给定网段的路径消除了环路。STP 允许存在冗余 物理路径，同时能够防范网络中活动的环路所带来的负面影响。STP 是一个IEEE 标准，它是在802.1D 中定义的。图6-11 说明通过阻塞 端口可防止数据流在网段之间循环。
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• （1）查看端口的STP 状态“display stp interface Ethernet XX”是 否正确。 • 【Switch A 交换机的配置】
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