二层交换技术介绍(二)STP与trunk
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
桥有两种角色-根桥和指定桥 默认自己总是根桥，并通过BPDU包发送出去，传播到整 个网络 接收到BPDU包后，则会将BPDU包信息于自身信息比较 ，确定一个根桥，并将信息再次广播出去 最终整个网络达成一致，出现一个根桥和若干个指定桥
生成树协议-STP
端口三种角色，四种状态
root port
-根端口
designated port-指定端口
no-disignated port –非指定端口
生成树协议-STP
根端口
根端口只出现在指定桥上
与根桥直接相连的端口或者到根桥最短的端口
如果到根桥端口不止一条，则比较每条连接的花费
如果花费相同，则比较port id.
生成树协议-STP
生成树协议——STP
生成树协议——STP
STP的局限
30秒内恢复一个连接，在LAN环境可以接受，但目前以太
网络有更多的实时应用，语音/视频等，30秒不可忍受。
RSTP应运而生
生成树协议-STP
协议主要工作流程
（1）确定网桥角色
（2）确定端口角色和状态
生成树协议-STP
端口镜像
端口镜像通过一个或多个端口的数据复制到指定的端口上，从而可进行实 时 的 网 络 流 量 分 析 和 错 误 诊 断 等 。
端口镜像
AN5116-02提供的MIRROR功能
烽火通信科技股份有限公司 2008年2月
我们可以通过将多条线路联合到一起的方式，利用链路汇集技术来提高访问公共网 络的能力。在企业的网络中也可以利用链路汇集技术在吉比特以太网交换机之间建 立连接速度达吉比特极的骨干连接。
端口中继
链路汇聚采用的标准是 IEEE 802.3ad，该标准列出的链路汇集技术的主 要目标如下：
提高连接带宽 提高有效性 连接带宽线性增加 负载分担 自动配置 快速配置和再次配置 确定性的动作 降低被复制或结构顺序被颠倒的风险
而桥则发现了一棵生成树
—Radia Perlman
二层协议分析——STP
网络回路的形成： Y
广播 FFFFFFFFFFFF 广播 FFFFFFFFFFFF
Z X
广播 FFFFFFFFFFFF
网桥回路
生成树协议——STP
网桥和另一网桥交换信息的协议称为STP(Spanning Tree Protocol,生成 树协议) 生成树算法的目的是让网桥动态地发现拓扑结构的一个无回路子集（树 ），并且保证足够的连通度，以使得只要物理上可能，每两个L A N之间 就存在一条路径。 提供了网络动态冗余切换机制、自动激活备份线路 生成树算法的基本思想是，让网桥彼此之间传递特殊的消息，使它们能 计算生成树。 相关协议 802.1D
端口状态
（1）转发
（2）放弃
（3）学习
根和指定端口参与到拓扑中，而替代和备份端口不参与主 动拓扑。
快速生成树-RSTP
快速融合
目的是尽快将根端口和指定端口转化为转发状态
为防止生成环路，在网桥间采用了明确的“握手”功能，
确保端口作用在网络分配中的一致性
快速生成树-RSTP
指定端口
根桥上的所有端口均为指定端口
指定桥上，在存在回路的情况下，花费低的路径上的端口
为指定端口，花费高的则为非指定端口
生成树协议-STP
根端口和指定端口状态为转发
非指定端口状态为堵塞
生成树协议-STP
阻塞端口
立刻阻塞，除了BPБайду номын сангаасU 包之外，不转发任何数据包，也不
学地址
转发端口 从listening-learning-forwarding,经过30秒，才真正转发
直接与终端相连而不是和其他网桥相连的端口定义为边缘
端口（Edge Port）。边缘端口可以直接进入转发状态，
不需要任何延时。
快速生成树-RSTP
边缘端口EdgePort 以太网端口的EdgePort属性表示该端口是否直接或间接连 接到其他网桥。如果端口没有和任何其它网桥的以太网端 口相连，则应该将该端口配置为边缘端口，这样如果网桥 工作在RSTP模式下，该端口能够直接迁移到Forwarding 状态，减少不必要的迁移时间。
Alternate Port）和备份端口（Backup Port）两种角色，
当根端口/指定端口失效的情况下，替换端口/备份端口就 会无时延地进入转发状态。
快速生成树协议-RSTP
在只连接了两个交换端口的点对点链路中，指定端口只需
与下游网桥进行一次握手就可以无时延地进入转发状态。
快速生成树协议-RSTP
快速生成树-RSTP
端口状态（阻塞或者转发流量）和端口作用（是否在拓扑
结构中发挥积极作用）间进行了明确的划分
沿袭了根端口和指定端口的定义
另外增加了两种新的作用：备份端口和替代端口
快速生成树协议-RSTP
作为一种报文类型，只有STP模式中才会有TCN报文，RSTP中没有
TCN报文，RSTP中代之以TC置位报文，目前规定用报文的flag域中
的最低一位表示TC置位。TCN报文与TC置位报文只是STP与RSTP 两种模式表示拓扑变化的不同方式而已，功能上是一样的。
快速生成树-RSTP
备份端口-用于指定端口到生成树树叶的备份。仅在到共
享LAN网段有2个或者2个以上连接
替代端口-提供了替代当前根端口所提供路径，到根网桥
的路径
快速生成树-RSTP
工作站到工作站的连接：在这种情况下，根本不会涉及到交换机。有些情况下，某 些特定的服务器操作平台甚至不能找到可用的高速网络接口卡，因而提升性能唯一 实用的选择就是链路汇集。
端口中继图示
端口中继
AN5116-02提供的TRUNK功能
端口镜像
为什么需要端口镜像：
通常为了需要监听网络流量（如网络分析仪）。但是在目前广泛采用的交换网络 中监听所有流量有相当大的困难，因此需要通过配置交换机来把一个或多个端口（ VLAN）的数据转发到某一个端口来实现对网络的监听。
快速生成树-RSTP
基于IEEE 802.1w协议
将许多思科的增强生成树协议的思想融入其中
利用网桥到网桥的握手机制来代替计时器的功能
快速生成树-RSTP
基于IEEE 802.1w协议
将许多思科的增强生成树协议的思想融入其中
利用网桥到网桥的握手机制来代替计时器的功能
快速生成树-RSTP
生成树协议——STP
STP 功能参数：
Bridge Priority：2字节、值越低，表明优先级越高，越 可能被选择为根网桥
Hello Time：当本交换机被选为根网桥时发送BPDU包的时 间间隔，值越小则增加算法的健壮性，值越大则可降低算 法的费用 Forward Delay：当本交换机被选为根网桥时端口状态切 换时间间隔，该参数的设置是为了阻止网桥在拓扑结构更 新的消息传遍整个网络前就开始收发数据 Max Age：判断是否丢弃一个配置报文的时间，值过小则 计算会过于频繁，值过大则不能快速适应新的拓扑结构
不依赖定时器，可以快速传播到网络边缘，并在拓扑结构
更改后迅速恢复连接
如果协定并未复制该建议信息，端口会转换为802.1d模式
，并通过传统的听学模式进入转发状态。
快速生成树-RSTP
与传统STP的互操作性
能够与传统的生成树协议互操作，但是会失去802.1w的快
速融合优势。
快速生成树-RSTP
端口中继
在许多情况下都会用到链路汇聚技术： 交换机到交换机的连接：在这种方案中，多个工作组被连接到一起形成了一个联合 的连接。通过联合多个连接，即使硬件没有进行升级，连接的速度仍然有所提高。
交换机到工作站（服务器或路由器）的连接：在这种情况下，即使局域网硬件没有 升级到更高的连接速度，我们仍然能够提高信息通道的性能。
STP生成树 与 TRUNK
烽火通信科技股份有限公司 2008年2月
生成树协议——STP
我想我永远也不会看到 像一棵树那么优美的图画 树那至关紧要的特性 是无回路的连通 树需要无限的扩展 包才能到达每一个L A N 首先，需要选好树根 指定I D即可选定 从树根开始，计算最小代价的路径 这些路径，就是这棵树的枝条 网络出自我等愚人之手
是离根网桥最近的那个网桥。指定网桥负责桥其所在L A N上的包转发
给根网桥。 ...
生成树协议——STP
...
4) 网桥选择一个端口（根端口），这个端口给出的路径是此网桥到根网桥的 最佳路径。 5) 选择那些包含在生成树上的端口。这些端口由根端口以及此网桥成为指定
网桥时所在的端口组成。
数据通信就是在生成树的这些端口之间进行发送或 接收，而不会发送到那些不包含在生成树内的端口上。
生成树协议——STP
STP 功能参数：
Path Cost：参与STP计算的端口的路径开销
Port Priority：1字节、参与STP计算的端口的优先级 802.1D协议推荐值： Hello Time: MaxAge: 2 s 20s
ForwardDeleay:
15s
注意： ForwardDelay–2 >= Hello Time 2*(F D-1) >= MaxAge >= 2*(Hello Time+1)
生成树协议——STP
网桥报文格式：
协议标识
版本 报文类型 FLAG 根ID 到根的路径费用 网桥ID
配置BPDU包
端口ID
报文生存期 最大生存期 Hello时间 发送时延
生成树协议——STP
网桥报文格式：
拓扑结构变化BPDU包
协议标识
版本
报文类型
生成树协议——STP
1) 在所有L A N的网桥中，选出其中的一个作为根网桥。 2) 计算出这些网桥自己到这个根网桥的最短路径。 3) 对每一个L A N，从位于其上的网桥中选出一个指定网桥。这个网桥必须
AN5116-02提供的RSTP功能－打开RSTP开关
快速生成树-RSTP
AN5116-02提供的RSTP功能－查看RSTP桥信息
快速生成树-RSTP
AN5116-02提供的RSTP功能－查看RSTP端口信息
端口中继
端口中继也叫做链路汇聚，是一种将物理的网络连接结合成逻辑上的单一连接以提 高网络带宽，达到网络负载平衡，增加容错能力的技术。
拓扑结构变更只在非边缘端口转为转发状态的时候发生
丢失连接则不会象IEEE802.1d一样引起拓扑变更
快速生成树-RSTP
生成树和快速生成树的比较 1. 协议版本不同 2. 3. 4. 端口状态转换方式不同 BPDU消息报文格式不同 拓扑改变消息的传播方式不同
快速生成树协议-RSTP
为根端口和指定端口设置了快速切换用的替换端口（
生成树协议-STP
端口三种角色，四种状态
root port
-根端口
designated port-指定端口
no-disignated port –非指定端口
生成树协议-STP
根端口
根端口只出现在指定桥上
与根桥直接相连的端口或者到根桥最短的端口
如果到根桥端口不止一条，则比较每条连接的花费
如果花费相同，则比较port id.
生成树协议-STP
生成树协议——STP
生成树协议——STP
STP的局限
30秒内恢复一个连接，在LAN环境可以接受，但目前以太
网络有更多的实时应用，语音/视频等，30秒不可忍受。
RSTP应运而生
生成树协议-STP
协议主要工作流程
（1）确定网桥角色
（2）确定端口角色和状态
生成树协议-STP
端口镜像
端口镜像通过一个或多个端口的数据复制到指定的端口上，从而可进行实 时 的 网 络 流 量 分 析 和 错 误 诊 断 等 。
端口镜像
AN5116-02提供的MIRROR功能
烽火通信科技股份有限公司 2008年2月
我们可以通过将多条线路联合到一起的方式，利用链路汇集技术来提高访问公共网 络的能力。在企业的网络中也可以利用链路汇集技术在吉比特以太网交换机之间建 立连接速度达吉比特极的骨干连接。
端口中继
链路汇聚采用的标准是 IEEE 802.3ad，该标准列出的链路汇集技术的主 要目标如下：
提高连接带宽 提高有效性 连接带宽线性增加 负载分担 自动配置 快速配置和再次配置 确定性的动作 降低被复制或结构顺序被颠倒的风险
而桥则发现了一棵生成树
—Radia Perlman
二层协议分析——STP
网络回路的形成： Y
广播 FFFFFFFFFFFF 广播 FFFFFFFFFFFF
Z X
广播 FFFFFFFFFFFF
网桥回路
生成树协议——STP
网桥和另一网桥交换信息的协议称为STP(Spanning Tree Protocol,生成 树协议) 生成树算法的目的是让网桥动态地发现拓扑结构的一个无回路子集（树 ），并且保证足够的连通度，以使得只要物理上可能，每两个L A N之间 就存在一条路径。 提供了网络动态冗余切换机制、自动激活备份线路 生成树算法的基本思想是，让网桥彼此之间传递特殊的消息，使它们能 计算生成树。 相关协议 802.1D
端口状态
（1）转发
（2）放弃
（3）学习
根和指定端口参与到拓扑中，而替代和备份端口不参与主 动拓扑。
快速生成树-RSTP
快速融合
目的是尽快将根端口和指定端口转化为转发状态
为防止生成环路，在网桥间采用了明确的“握手”功能，
确保端口作用在网络分配中的一致性
快速生成树-RSTP
指定端口
根桥上的所有端口均为指定端口
指定桥上，在存在回路的情况下，花费低的路径上的端口
为指定端口，花费高的则为非指定端口
生成树协议-STP
根端口和指定端口状态为转发
非指定端口状态为堵塞
生成树协议-STP
阻塞端口
立刻阻塞，除了BPБайду номын сангаасU 包之外，不转发任何数据包，也不
学地址
转发端口 从listening-learning-forwarding,经过30秒，才真正转发
直接与终端相连而不是和其他网桥相连的端口定义为边缘
端口（Edge Port）。边缘端口可以直接进入转发状态，
不需要任何延时。
快速生成树-RSTP
边缘端口EdgePort 以太网端口的EdgePort属性表示该端口是否直接或间接连 接到其他网桥。如果端口没有和任何其它网桥的以太网端 口相连，则应该将该端口配置为边缘端口，这样如果网桥 工作在RSTP模式下，该端口能够直接迁移到Forwarding 状态，减少不必要的迁移时间。
Alternate Port）和备份端口（Backup Port）两种角色，
当根端口/指定端口失效的情况下，替换端口/备份端口就 会无时延地进入转发状态。
快速生成树协议-RSTP
在只连接了两个交换端口的点对点链路中，指定端口只需
与下游网桥进行一次握手就可以无时延地进入转发状态。
快速生成树协议-RSTP
快速生成树-RSTP
端口状态（阻塞或者转发流量）和端口作用（是否在拓扑
结构中发挥积极作用）间进行了明确的划分
沿袭了根端口和指定端口的定义
另外增加了两种新的作用：备份端口和替代端口
快速生成树协议-RSTP
作为一种报文类型，只有STP模式中才会有TCN报文，RSTP中没有
TCN报文，RSTP中代之以TC置位报文，目前规定用报文的flag域中
的最低一位表示TC置位。TCN报文与TC置位报文只是STP与RSTP 两种模式表示拓扑变化的不同方式而已，功能上是一样的。
快速生成树-RSTP
备份端口-用于指定端口到生成树树叶的备份。仅在到共
享LAN网段有2个或者2个以上连接
替代端口-提供了替代当前根端口所提供路径，到根网桥
的路径
快速生成树-RSTP
工作站到工作站的连接：在这种情况下，根本不会涉及到交换机。有些情况下，某 些特定的服务器操作平台甚至不能找到可用的高速网络接口卡，因而提升性能唯一 实用的选择就是链路汇集。
端口中继图示
端口中继
AN5116-02提供的TRUNK功能
端口镜像
为什么需要端口镜像：
通常为了需要监听网络流量（如网络分析仪）。但是在目前广泛采用的交换网络 中监听所有流量有相当大的困难，因此需要通过配置交换机来把一个或多个端口（ VLAN）的数据转发到某一个端口来实现对网络的监听。
快速生成树-RSTP
基于IEEE 802.1w协议
将许多思科的增强生成树协议的思想融入其中
利用网桥到网桥的握手机制来代替计时器的功能
快速生成树-RSTP
基于IEEE 802.1w协议
将许多思科的增强生成树协议的思想融入其中
利用网桥到网桥的握手机制来代替计时器的功能
快速生成树-RSTP
生成树协议——STP
STP 功能参数：
Bridge Priority：2字节、值越低，表明优先级越高，越 可能被选择为根网桥
Hello Time：当本交换机被选为根网桥时发送BPDU包的时 间间隔，值越小则增加算法的健壮性，值越大则可降低算 法的费用 Forward Delay：当本交换机被选为根网桥时端口状态切 换时间间隔，该参数的设置是为了阻止网桥在拓扑结构更 新的消息传遍整个网络前就开始收发数据 Max Age：判断是否丢弃一个配置报文的时间，值过小则 计算会过于频繁，值过大则不能快速适应新的拓扑结构
不依赖定时器，可以快速传播到网络边缘，并在拓扑结构
更改后迅速恢复连接
如果协定并未复制该建议信息，端口会转换为802.1d模式
，并通过传统的听学模式进入转发状态。
快速生成树-RSTP
与传统STP的互操作性
能够与传统的生成树协议互操作，但是会失去802.1w的快
速融合优势。
快速生成树-RSTP
端口中继
在许多情况下都会用到链路汇聚技术： 交换机到交换机的连接：在这种方案中，多个工作组被连接到一起形成了一个联合 的连接。通过联合多个连接，即使硬件没有进行升级，连接的速度仍然有所提高。
交换机到工作站（服务器或路由器）的连接：在这种情况下，即使局域网硬件没有 升级到更高的连接速度，我们仍然能够提高信息通道的性能。
STP生成树 与 TRUNK
烽火通信科技股份有限公司 2008年2月
生成树协议——STP
我想我永远也不会看到 像一棵树那么优美的图画 树那至关紧要的特性 是无回路的连通 树需要无限的扩展 包才能到达每一个L A N 首先，需要选好树根 指定I D即可选定 从树根开始，计算最小代价的路径 这些路径，就是这棵树的枝条 网络出自我等愚人之手
是离根网桥最近的那个网桥。指定网桥负责桥其所在L A N上的包转发
给根网桥。 ...
生成树协议——STP
...
4) 网桥选择一个端口（根端口），这个端口给出的路径是此网桥到根网桥的 最佳路径。 5) 选择那些包含在生成树上的端口。这些端口由根端口以及此网桥成为指定
网桥时所在的端口组成。
数据通信就是在生成树的这些端口之间进行发送或 接收，而不会发送到那些不包含在生成树内的端口上。
生成树协议——STP
STP 功能参数：
Path Cost：参与STP计算的端口的路径开销
Port Priority：1字节、参与STP计算的端口的优先级 802.1D协议推荐值： Hello Time: MaxAge: 2 s 20s
ForwardDeleay:
15s
注意： ForwardDelay–2 >= Hello Time 2*(F D-1) >= MaxAge >= 2*(Hello Time+1)
生成树协议——STP
网桥报文格式：
协议标识
版本 报文类型 FLAG 根ID 到根的路径费用 网桥ID
配置BPDU包
端口ID
报文生存期 最大生存期 Hello时间 发送时延
生成树协议——STP
网桥报文格式：
拓扑结构变化BPDU包
协议标识
版本
报文类型
生成树协议——STP
1) 在所有L A N的网桥中，选出其中的一个作为根网桥。 2) 计算出这些网桥自己到这个根网桥的最短路径。 3) 对每一个L A N，从位于其上的网桥中选出一个指定网桥。这个网桥必须
AN5116-02提供的RSTP功能－打开RSTP开关
快速生成树-RSTP
AN5116-02提供的RSTP功能－查看RSTP桥信息
快速生成树-RSTP
AN5116-02提供的RSTP功能－查看RSTP端口信息
端口中继
端口中继也叫做链路汇聚，是一种将物理的网络连接结合成逻辑上的单一连接以提 高网络带宽，达到网络负载平衡，增加容错能力的技术。
拓扑结构变更只在非边缘端口转为转发状态的时候发生
丢失连接则不会象IEEE802.1d一样引起拓扑变更
快速生成树-RSTP
生成树和快速生成树的比较 1. 协议版本不同 2. 3. 4. 端口状态转换方式不同 BPDU消息报文格式不同 拓扑改变消息的传播方式不同
快速生成树协议-RSTP
为根端口和指定端口设置了快速切换用的替换端口（