07_生成树实验讲解

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【实验题目】生成树协议

【实验目的】理解快速生成树协议的配置及原理。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。 【实验内容】

(1)完成实验教程实例3-8的实验，回答实验提出的问题及实验思考。（P117） (2)抓取生成树协议数据包，分析桥协议数据单元（BPDU ）。

(3)在实验设备上查看VLAN 生成树，并学会查看其它相关重要信息。 【实验要求】

一些重要信息需给出截图。 注意实验步骤的前后对比！

【实验记录】(如有实验拓扑请自行画出, 要求自行画出拓扑图) (1) 实例3-8

实验拓扑图如下：

步骤0：

将PC1和PC2配置好IP地址和掩码后按照拓扑图连接实验设备。

在PC1上启动Wireshark 软件观察包的数量变化如下：

此时已经产生了广播风暴。

两台交换机此时的生成树配置信息如下：

无生成树配置信息。

用PC1pingPC2时包增长情况如下：

可见此时包增长的更快，已经产生广播风暴，但是PC并未发生死锁。步骤1：

配置交换机A：

步骤2：

配置交换机B：

步骤3:

配置两交换机的快速生成树协议：

再按照拓扑图连接实验设备，此时包增长情况如下：

此时两PC间可以相互ping通，且无广播风暴。由此可见生成树协议的作用为避免网络中存在交换环路的时候产生广播风暴，确保在网络中有环路时自动切断环路。

步骤4：验证测试

SwitchA的生成树信息：

SwitchB的生成树信息：

SwitchB中RootCost和RootPort值都为0，因此SwitchB为根交换机。

根端口为G0/1。

步骤5：设置交换机的优先级

将SwitchA的优先级设置为4096

步骤6: 验证SwitchA的优先级

当两个端口都连在一个共享介质上，交换机会选择一个高优先级的端口进入forwarding状态，低优先级的端口进入discarding状态。

步骤7：验证交换机SwitchB的G0/1，G0/2，端口的状态

由上图可知，SwitchB的G0/1端口处于转发状态，G0/2端口处于组阻塞状态。

步骤8：

步骤7后每个交换机的信息如下：

两交换机G0/1端口链路down之后SwitchB的端口2信息如下：

此时每个交换机的信息：

与之前相比，SwitchB的RootPort变为G0/2,其他均未变化。说明一条链路down 之后，生成树协议启用了备用端口使得整个链路恢复数据传输。

SwitchA和SwitchB之间的一条链路down掉时，PC1和PC2仍然能相互ping通，但会丢包：

说明生成树在链路断掉后重新构筑，原先阻塞的链路已经变为转发状态，一个端口断开时会将流量切换到另一个端口上，中间有短暂的联路中段，丢包数为一个。

此时每个交换机的生成树信息如下：

与步骤8的（1）相比，SwitchB的根端口变为G0/2，转换时间大约为2秒。

实验思考

1）在实验开始产生广播风暴时，实验设备中存在环路，在生成树协议开启后不在存在环路，因为广播风暴现象已经消除。

2）冗余链路会引起MAC地址表不稳定和多帧复制等问题。

MAC表不稳定

当PC1发送数据到PC2时，如果Switch A和Switch B也是刚刚启动，这时候它们MAC表里都没有PC2的MAC地址

收到数据包后，Switch A就会广播该数据包，并把源MAC添加到MAC表，然后认为PC1在端口0

收到数据包后，Switch B就会广播该数据包，并把源MAC添加到MAC表，然后认为PC1在端口0

当Switch B在收到Switch A的广播包后又认为PC1在端口1

当Switch A在收到Switch B的广播包后又认为PC1在端口1

这时就会造成交换机MAC表的不稳定

多帧复制

在冗余链路中出现广播风暴后，当PC1向PC2发送数据报时，如果两个交换机刚刚启动，这时候它们的MAC地址表里都没有PC2的MAC地址，SwitchA将会广播该数据包，SwitchB收到SwichA的广播包之后发现自己的MAC地址表里也没有PC2的MAC地址，就会继续广播该数据包，如此循环PC2就会收到多个同样的数据包造成多帧复制。

(2)分析生成树协议数据包

STP协议传输过程中wireshark捕获到的STP数据包如下：

具体信息如下（frame1）：

具体信息：

DMA 01:80:v2:00:00:00

SMA 58:69:6c:15:57:36

L/T 39

LLC Header

Payload信息如下：

具体信息如下：

协议号 0x0000

版本号 2

报文类型 0x02

标记 0x7c

根网桥号 4096/58:69:6c:15:57:36 根路径成本 0

发送网桥ID 4096/58:69:6c:15:57:36

端口ID 0x8003

呼叫时间 2s

转发延迟 15s

(3)VLAN生成树其它相关重要信息

全部实验步骤结束后的交换机生成树配置信息如下：

Switch A：

STP版本 RSTP

STP协议运行状态运行

最大生存时间 20

呼叫时间 2s

转发延迟 15s

网桥最大生存时间 20

网桥呼叫时间 2s

网桥转发延迟 15s

最大跳转次数 20

路径成本模式长

BPDUGuard 未运行

BPDUFilter 未运行

LoopGuardDef 未运行

网桥地址 5869.6c15.5736

优先级 4096

拓扑结构变动时间 1分4秒

拓扑结构变动数 3

指派端口 4096.5869.6c15.5736

根路径成本 0（本交换机为根）

根端口 0（本交换机为根）