重要区域网络可靠性设计.ppt
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1、组建校园网(高级篇),文档类型:文档密级:主送对象:抄送对象:文档编号:审 核 人:,学习目标,掌握生成树原理及配置掌握VRRP原理及配置掌握生成树和VRRP协议组合应用,2,场景描述,校园网核心区,RG-S8610,RG-S8610,办公楼,办公楼汇聚 交换机,场景描述,课程内容,第一章 生成树概述及STP原理/基本配置第二章 RSTP原理及配置第三章 MSTP原理及配置第四章 VRRP原理及配置第五章 生成树+VRRP应用分析及配置案例,5,Page 6,交换机转发流程回顾,E0/2,E0/3,E0/5,E0/6,00-0D-56-BF-88-10,00-0D-56-BF-88-20,PC
2、A,SWA,SWB,PCB,第一章 生成树原理及配置,二层交换机数据转发流程回顾,Page 7,PCA,SWA,SWB,广播,第一章 生成树原理及配置,环路问题1广播风暴,Page 8,E0/2,E0/3,E0/5,E0/6,00-0D-56-BF-88-10,00-0D-56-BF-88-20,PCA,SWA,SWB,PCB,第一章 生成树原理及配置,二层交换机构建MAC地址表,Page 9,E0/3,E0/4,E0/5,E0/6,PCA,SWA,SWB,00-0D-56-BF-88-10,E0/2,00-0D-56-BF-88-10,E0/2,00-0D-56-BF-88-10,E0/4,
3、错误目的端口,第一章 生成树原理及配置,环路问题2MAC地址表震荡,Page 10,生成树(STP,spanning-tree-protocol)是以太网二层协议阻断冗余链路,消除二层交换网络中可能存在的环路当前活动路径发生故障时激活冗余备份链路,恢复网络连通性,为何引入生成树协议,第一章 生成树原理及配置,生成树协议分类按照产生的时间先后顺序为STP、RSTP、MSTP生成树协议所遵循的IEEE标准三种生成树所遵循的IEEE标准分别为STP-IEEE 802.1D,RSTP-IEEE 802.1W,MSTP-IEEE 802.1S,第一章 生成树原理及配置,生成树协议简介,Page 12,使
4、能STP的网桥之间传递BPDU(配置消息BPDU Bridge Protocol Data Unit),网桥利用收到的信息完成以下工作:选举一个网桥作为根网桥(Root)计算本网桥到根网桥的最短路径每个非根网桥选择一个根端口,该端口的路径是这个网桥到根桥的最短路径对每个交换网段,选择除根端口之外的转发端口(指定端口)堵塞其他(非根非指定端口)端口,第一章 生成树原理及配置,生成树基本思想,SW1根网桥,SW2,SW3,blocking,DP,DP,RP,RP,DP,两种度量在配置BPDU中携带了两种度量值:ID和根路径开销(Root Path Cost)ID分为两种:BID(网桥ID)和PID
5、(端口ID)网桥ID(Bridge ID,BID)是交换机在STP网络中的标识端口ID(Port ID,PID)是端口在STP交换机上的标识路径开销(Path cost)描述了端口连接网络的“优劣”从根桥出发,经过不同的STP交换机累加路径开销得到“根路径开销”(Root path cost),根路径开销反映了某端口到根桥的“远近”。,STP基本概念两种度量,第一章 生成树原理及配置,STP基本概念两种度量,第一章 生成树原理及配置,网桥ID,端口ID,路径开销,三要素根网桥(Root Bridge)、根端口(Root Port)、指定端口(Designated Port)每个生成树选举一个根
6、网桥,根网桥是其他交换机的参考点,网桥ID最小的交换机成为根网桥根端口是其他交换机上离根网桥最近的端口,每个非根交换机一个根端口一个网段有且只能有一个端口转发数据,这个端口就是指定端口。通过两种度量值的比较,完成三要素的选举,STP基本概念三要素,第一章 生成树原理及配置,四条比较原则STP选举四条比较原则 根网桥ID,根路径开销,发送网桥BID,发送端口PID确定最小的根网桥ID-确定最小路径开销(选举根端口、指定端口的主要依据)-确定最小发送网桥ID-确定最小端口IDSTP交换机在配置BPDU中携带上述参数通过四条比较原则判断更优的配置BPDU并完成根网桥、根端口、指定端口的选举,第一章
7、生成树原理及配置,STP基本概念四条比较原则,配置BPDU的处理网桥接收到BPDU后对BPDU进行以下处理1、比较根网桥RootID2、计算到根桥的最短路径开销RootPathCost如果自己是根桥,则最短路径开销为0,否则为它所收到的最优配置消息的RootPathCost与收到该配置消息的端口开销之和.3、更新并保存配置BPDU(更新RootID、RootPathCost等参数),交换机继续发送新配置消息(网桥ID 发送端口ID)。,STP技术细节,第一章 生成树原理及配置,选举根网桥网络初始化时,所有交换机都认为自己是“根网桥”每个交换机在每个端口发出的BPDU中,根网桥字段都用各自的BI
8、D填充通过交互BPUD,交换机之间比较Root BID,ID最小的交换机成为根网桥选举出根网桥后,只有根网桥产生BPDU,其他交换机转发根网桥产生的BPDUBPDU按照Hello Time指定的时间间隔周期性发送,默认的时间为2秒,STP技术细节,第一章 生成树原理及配置,选择根端口如果自己是根网桥,则根端口为0,否则根端口为收到最优配置消息的那个端口每个非根网桥有且只有一个根端口选择指定端口用自己的配置消息与从各端口(除根端口外的其他端口)收到的配置消息进行比较,如果自己的配置消息优于从端口上收到的配置消息,则把自己的这个端口置为指定端口,并发送自己的配置消息。如果自己的配置消息不如从端口上
9、收到的配置消息,则把自己的这个端口置为阻塞状态。从指定端口发送更优的配置消息网络稳定后,只有根端口、指定端口处于转发状态,堵塞其他端口,STP技术细节,第一章 生成树原理及配置,Page 20,第一章 生成树原理及配置,STP端口角色,Page 21,第一章 生成树原理及配置,STP五种端口状态,Hello time:根交换机发送BPDU报文的时间间隔,默认为2sMax-age:BPDU报文消息生存的最长时间。超出这个时间根端口没有收到该BPDU,则被丢弃(间接故障感知拓扑发生变化),默认为20sForward delay time:转发延迟时间。端口停留在监听状态和学习状态的时间。默认为15
10、s,STP 三个定时器,第一章 生成树原理及配置,Block,Listening,learning,Forwarding,直接网络拓扑故障收敛时间30s 间接网络拓扑变化收敛时间50s,第一章 生成树原理及配置,STP 三个定时器,STP协议报文STP的协议报文有两类:配置BPDU和TCN BPDU配置BPDU是一种“心跳”报文,只要端口上使能了STP,则配置BPDU就会按照Hello Timer所规定的时间间隔发出TCN BPDU是在STP交换机检测到网络拓扑发生变化时发出的。,第一章 生成树原理及配置,STP 协议报文,用于检测最优配置BPDU,STP 配置BPDU 的封装,第一章 生成树
11、原理及配置,STP 配置BPDU 报文,第一章 生成树原理及配置,拓扑变化 端口状态由Blocking转换到forwarding状态,或者由forwarding转换到Blocking状态,则拓扑发生变化,感知拓扑变换的交换机从指定端口向根交换机发出TCN BPDU拓扑变化后会使站点在生成树中的相对位置改变,网桥原来学习到的MAC地址信息就可能变得不正确,需要减少MAC表项的生存时间拓扑变化时,并不是所有的网桥能够发现这一变化,所以要把拓扑改变的信息通知到整个网络,第一章 生成树原理及配置,拓扑变化,第一章 生成树原理及配置,SW1,SW2,SW3,SW4,SW5,SW6,TCN,TCA,TC,
12、Page 29,STP配置案例,SWA,SWB,SWC,LANA,Root,E0/10,E0/10,E0/20,E0/20,E0/10,E0/20,E0/1,D,D,R,D,R,U,D,RG-S2652G,RG-S5750,RG-S5750,Switch#configure terminalSwitch(config)#spanning-tree mode stpSwitch(config)#spanning-tree priority 4096Switch(config)#spanning-tree,Switch#configure terminalSwitch(config)#spanni
13、ng-tree mode stpSwitch(config)#spanning-tree priority 8192Switch(config)#spanning-tree,Switch#configure terminalSwitch(config)#spanning-tree mode stpSwitch(config)#spanning-tree,Page 30,收敛速度过慢端口从阻塞状态进入转发状态必须经历两倍的Forward Delay时间,所以网络拓扑结构改变之后需要至少两倍的Forward Delay时间,才能恢复连通性如果网络中的拓朴结构变化频繁,网络会频繁的失去连通性,这样用
14、户就会无法忍受,STP 协议的不足,第一章 生成树原理及配置,课程内容,第一章 生成树概述及STP原理/基本配置第二章 RSTP原理及配置第三章 MSTP原理及配置第四章 VRRP原理及配置第五章 生成树+VRRP应用分析及配置案例,31,Page 32,RSTP Rapid Spanning-Tree Protocol,快速生成树协议从生成树协议发展而来,实现的基本思想一致;具备生成树的所有功能;当网络拓扑结构发生变化时,尽可能快的恢复网络的连通性。,第二章 RSTP原理及配置,RSTP 协议,RSTP对STP的改进端口角色增加增加了Alternate端口和Backup端口,第二章 RSTP
15、原理及配置,Page 34,RSTP 交换机端口角色,第二章 RSTP原理及配置,Page 35,SWA,SWB,SWC,LANA,32768.00d0-f816-ee43,32768.00d0-f841-4259,32768.00d0-f841-43b9,Root Bridge,SWD,32768.00d0-f822-715a,DP,DP,E0/1,E0/2,AP,BP,RP,RP,RP,第二章 RSTP原理及配置,替代端口与备份端口,RSTP对STP的改进端口状态的减少RSTP的状态规范把原来的5种状态缩减为3种:Forwarding、Learning、Discarding,第二章 RST
16、P原理及配置,Page 37,第二章 RSTP原理及配置,RSTP 端口状态,RSTP对STP的改进BPDU格式的改变RSTP与STP的BPDU基本结构一致配置BPDU类型不再是0而是2,版本号也换成了2。运行STP的网桥收到该类BPDU时会丢弃。在Flag字段,把原来保留的中间6位使用起来没有TCN报文,当发生拓扑结构改变时,将BPDU中的TC位置1,第二章 RSTP原理及配置,RSTP对STP的改进BPDU的处理BPDU由每个交换机自主按照每个Hello时间进行发送。如果一个端口连续三个Hello时间接受不到上游指定桥送来的BPDU,那么该交换机认为与此邻居之间的链路失败。,第二章 RST
17、P原理及配置,Page 40,SWB,SWA,Proposal,Agreement,RSTP 的改进P/A机制使用P/A机制的前提是点到点链路等待进入转发状态的非边缘指定端口(这个端口连接着其他的网桥,而不是只连接到终端设备)向下游发送一个握手请求报文,如果下游的网桥响应了一个赞同报文,则这个指定端口就可以无延时的进入转发状态。,第二章 RSTP原理及配置,Page 41,RSTP配置案例,SWA,SWB,SWC,LANA,Root,E0/10,E0/10,E0/20,E0/20,E0/10,E0/20,E0/1,D,D,R,D,R,U,D,RG-S2652G,RG-S5750,RG-S575
18、0,Switch#configure terminalSwitch(config)#spanning-tree mode rstpSwitch(config)#spanning-tree priority 4096Switch(config)#spanning-tree,Switch#configure terminalSwitch(config)#spanning-tree mode rstpSwitch(config)#spanning-tree priority 8192Switch(config)#spanning-tree,Switch#configure terminalSwitc
19、h(config)#spanning-tree mode rstpSwitch(config)#spanning-tree,Page 42,SWA,SWB,SWC,LANA,Edge,Switch(config-if)#interface Ethernet 0/1Switch(config-if)#spanning-tree portfast,E0/10,E0/10,E0/20,E0/20,E0/10,E0/20,E0/1,D,D,R,D,R,A,D,RSTP配置案例边缘端口,RG-S5750,RG-S5750,RG-S2652G,课程内容,第一章 生成树概述及STP原理/基本配置第二章 RS
20、TP原理及配置第三章 MSTP原理及配置第四章 VRRP原理及配置第五章 生成树+VRRP应用分析及配置案例,43,Page 44,无法实现负载分担,VLAN 20,VLAN 10,Backup状态,RSTP计算生成树时,以交换机为单位,只有一颗树,只能实现主备左边链路的端口处于fordwarding状态右边链路的端口为backup状态所有数据都从左边链路走,无法实现负载分担,RSTP 的缺陷,第三章 MSTP原理及配置,Page 45,多生成树协议(Multiple Spanning Tree Protocol)既能象RSTP一样快速收敛,又能基于VLAN负载分担802.1S提出了VLAN和
21、生成树之间的“映射”思想一个或若干个VLAN可以映射到同一棵生成树,但是每个VLAN只能在一棵生成树里。一个交换机可以跑多个生成树,为了区分,每一个生成树叫做一个MSTI(多生成树实例)。,MSTP 协议简介,第三章 MSTP原理及配置,MSTP 实例(instance),多生成树协议实例(Instance)一台交换机的一个或多个Vlan的集合组成一个实例多个Vlan共用一个实例,可实现基于VLAN的负载均衡。,第三章 MSTP原理及配置,MSTP 域(region),有着相同instance 配置的交换机组成域,运行独立的生成树(IST,internal spanning-tree)“域”的
22、概念提出是一种抽象思想,把几个交换机和其间的网段抽象成一个节点。,第三章 MSTP原理及配置,MST region的划分MST配置名称(name):最长可用32 个字节长的字符串来标识MSTP region。MST revision number:用一个16bit 长的修正值来标识MSTP region。MST instancevlan 的对应表:每台交换机都最多可以有64 个instance,instance 0 是强制存在的,用户还可以按需要分配1-4094 个vlan 属于不同的instance(064),未分配的vlan 缺省就属于instance 0Instance 0 所对应的生成
23、树称之为CIST(Common Instance Spanning Tree)同一个MST区域的交换机的以上配置属性必须相同,第三章 MSTP原理及配置,MSTP 域(region),在MSTP网络中,会形成很多的生成树,包括MSTI生成树、IST、CIST、CST。MSTI生成树:每个Instance中的生成树叫做MSTI(Multiple Spanning-Tree Instance)生成树。IST:IST(Internal Spanning Tree)是MST区域内的一个生成树。IST实例使用编号0。IST使整个MST区域从外部上看就像一个虚拟的网桥。CST:CST(Common Spa
24、nning Tree)是连接交换网络内部的所有MST区域的一个生成树。每个MST区域对于CST 来说相当于一个虚拟的网桥。如果将MST区域视为一个网桥,那么CST就是这些“网桥”通过STP或RSTP计算出来的一个生成树。CIST:IST和CST共同构成了整个网络的CIST(Common and Internal Spanning Tree),它相当于每个MST区域中的IST、CST以及802.1d网桥的集合。STP和RSTP会为CIST选举出CIST的根。,MSTP 术语,第三章 MSTP原理及配置,Page 50,CSTIST,CIST,MSTP IST/CST/CIST,第三章 MSTP原
25、理及配置,步骤1:启用生成树Switch(config)#spanning-tree步骤2:选择生成树模式为MSTPSwitch(config)#spanning-tree mode mstp在锐捷交换机中,默认情况下,当启用生成树后,生成树的运行模式为MSTP。,MSTP 基本配置,第三章 MSTP原理及配置,步骤1:进入全局配置模式Switch#configure terminal步骤2:进入MSTP配置模式Switch(config)#spanning-tree mst configuration步骤3:在交换机上配置VLAN与生成树示例的映射关系Switch(config-mst)#i
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