《生成树协议 》PPT课件.ppt

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1、第二章 生成树协议,教学目标,通过本章学习使学员能够：1、STP基本知识2、熟悉RSTP端口状态与角色3、熟悉RSTP快速过渡机制4、熟悉RSTP拓扑变更机制5、熟悉RSTP兼容性6、掌握RSTP配置7、了解传统生成树协议的问题8、熟悉MSTP基本概念9、掌握MSTP配置,本章内容,STP回顾RSTP端口状态与角色RSTP快速过渡机制RSTP拓扑变更机制RSTP兼容性配置RSTP 传统生成树技术的问题MSTP基本概念配置MSTP,课程议题,STP回顾,STP概念,STPIEEE 802.1d二层网络中环路冗余链路提高网络的稳定性STA生成树算法,BPDU报文,STP交换机利用BPDU报文来交换

2、信息BPDU报文有两种类型配置BPDU：由根交换机周期性的发出，包括根网桥ID、发送网桥ID、链路开销、时间间隔等参数，非根网桥收到后修改参数进行转发。TCN（opology Change Notigication,拓扑变更通知）：交换机检测到拓扑变更后，向根交换机的方向发送TCN报文，通知拓扑变更。,BPDU(网桥协议数据单元）,Forward Delay,Hello Time,Maximum Time,Message Age,Port ID,Bridge ID,Cost of Path,Root ID,Flags,Message Type,Version,Protocol ID,Proto

3、col ID:协议号，目前都是0,Version：版本号,802.1D的版本号是0,Flags:表明此报文是TC报文还是TCA报文,Root ID:根交换机ID,Message Type:消息类型，指名为配置BPDU还是TCN BPDU,Bridge ID：发送交换机的ID,Cost of Path：到根交换机的路径开销,BPDU(网桥协议数据单元）,Forward Delay,Hello Time,Maximum Time,Message Age,Port ID,Bridge ID,Cost of Path,Root ID,Flags,Message Type,Version,Protoco

4、l ID,Port ID:发送BPDU端口的ID,Message Age：消息寿命，每经过一个交换机递增1，为各网桥到达根交换机的跳数,Maximum Time:当一段时间未收到任何BPDU，生存期达到Max Age时，网桥则认为该端口连接的链路发生故障。默认20秒,Hello Time:发送BPDU的周期,默认2秒,Forward Delay：BPDU全网传输延迟,默认15秒,BPDU报文,端口状态,生成树端口的四种状态Blocking 接收BPDU，不学习MAC地址，不转发数据帧Listening 接收BPDU,不学习MAC地址，不转发数据帧，但交换机向其他交换机通告该端口，参与选举根端口

5、或指定端口Learning接收和发送BPDU,学习MAC地址，不转发数据帧Forwarding正常转发数据帧,生成树协议端口的状态,Block,Listening,learning,Forwarding,生成树经过一段时间（默认值是50秒左右）稳定之后，所有端口要么进入转发状态，要么进入阻塞状态。,STP定时器,Hello time：根交换机发送BPDU报文的时间间隔就是Hello time，默认为2s。这个时间也可以通过配置修改，但是通常不建议修改。Max-age：如果交换机发现某个根端口一段时间都没有收到BPDU报文则认为网络中拓扑发生变化，则向根交换机发送TCN（拓扑变更通知）BPDU报

6、文，这段时间就是最大生存时间，默认为20s。Forward delay time：转发延迟时间。这个时间是端口停留在监听状态和学习状态的时间。默认情况下，延迟时间为15s，该定时器也可以通过配置修改。,TCN BPDU,当有以下几种情况出现时交换机发送TCN BPDU报文处于转发状态或监听状态的端口，状态变为阻塞 处于未启用状态的端口进入转发状态，并且交换机上有其他的转发端口 交换机从指定端口收到TCN BPDU报文,TCN BPDU,当网络拓扑发生变化时，交换机会从自己的指定端口向外发送TCN BPDU报文接收到TCN BPDU报文的交换机向发送者发送TCA报文根交换机接收到TCN BPDU

7、报文向网络中发送TC BPDU收到TC BPDU的交换机将MAC地址表老化时间设为15s（正常是300秒）,TCN BPDU,A,B,C,根交换机,F,E,D,4,1,5,TCN,TCA,TC,2,3,6,6,5,课程议题,RSTP端口状态与角色,STP存在的问题,STP收敛速度过慢通常运行STP的网络的收敛速度达到30-50s一些动态路由协议如OSPF可提供1s以内的收敛时间STP不具有竞争性,STP：收敛时间50s,OSPF：收敛时间1s,RSTP概念,IEEE 802.1w RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议）对于STP技术的改进主要在于缩

8、短网络的收敛时间。RSTP的收敛时间最快可以达到1s以内。RSTP具有向下兼容的特性，如果网络中部分交换机运行STP，那么运行RSTP的交换机会自动以STP方式运行。,RSTP端口状态,相对与STP，由于RSTP省去了很多中间状态，使得端口状态更简单。,RSTP端口角色,根端口（Root Port）：根端口处于非根交换机上，根端口是本地交换机距离根交换机最近地端口。非根交换机通过根端口接收BPDU。指定端口（Designated Port）：RSTP的指定端口也和STP中的一样，指定端口是以太网段用于转发数据的端口。替代端口（Alternate Port）：替代端口是RSTP中新引入的端口角色

9、，作为根端口的备份端口。替代端口可以接收BPDU报文但是不转发数据。备份端口（Backup Port）：RSTP中的备份端口作为指定端口的备份端口，可以接收BPDU报文但是不转发数据。,RSTP端口角色,在上图所示拓扑中，各端口角色如图中标注,课程议题,RSTP快速过渡机制,RSTP BPDU格式,在RSTP中，对BPDU报文中的flag字段做了大量的调整，将STP中未使用的位都使用起来。RSTP中，根交换机与非根交换机都会发送BPDU报文。,RSTP快速过渡机制,边缘端口：当链路发生转变时，边缘端口不会产生拓扑变更通知。如果边缘端口接收到BPDU报文，那么它会立即从边缘端口的状态进入到正常生

10、成树端口。链路类型：在RSTP中，将链路分为两种类型，点到点链路类型和共享式链路类型。默认情况下，如果端口工作在全双工模式下，那么认为它是点到点的链路类型，如果端口工作在半双工的工作模式，那么认为它是共享式的链路类型。,RSTP快速过渡机制,连接主机的端口通常配置为边缘端口,RSTP快速过渡机制,在初始状态，交换机端口处于学习状态，互相发送提议 BPDU,RSTP快速过渡机制,交换机B收到A发送的提议BPDU，发现此BPDU报文为上级BPDU，那么会认为自己的接收端口是根端口。交换机B向交换机A发送协定 BPDU报文，当A收到协定报文后，端口立即进入转发状态。此时交换机B的根端口也进入转发状态

11、。,RSTP快速过渡机制,交换机B从学习状态的指定端口发送提议BPDU报文。交换机C回复协定BPDU，那么交换机B的指定端口进入转发状态，C交换机上根端口进入转发状态。,RSTP拓扑变更机制,拓扑发生时，交换机向网络中扩散TC BPDU报文收到TC BPDU报文的交换机将自己的MAC地址表生存时间设短,RSTP兼容性,RSTP 协议会根据收到的BPDU 版本号来自动判断与之相连的网桥是支持STP 协议还是支持RSTP 协议。如果收到STP BPDU就按照STP 的操作方式运行。存在的问题:如果网络中有一台运行STP的交换机，会导致所有的交换机都以STP方式运行。,RSTP兼容性,RSTP 协议

12、提供了protocol-migration 功能来强制发送RSTP BPDU交换机A强制发送RSTP BPDU，交换机C发现与之互连的网桥是支持RSTP的，这时两台交换机就都以RSTP 协议运行了,课程议题,配置RSTP,配置RSTP基本配置,步骤1：进入全局模式Switch#configure terminal步骤2：开启生成树协议Switch(config)#spanning-tree锐捷交换机上，默认状态下STP协议是关闭的，需要用命令打开步骤3：配置生成树模式Switch(config)#spanning-tree mode mstp|rstp|stp,配置RSTP配置链路类型,步骤1

13、：进入需要配置的端口Switch(config)#interface interface步骤2：配置端口链路类型Switch(config-if)#spanning-tree link-type point-to-point|shared 可以根据需要将端口配置为点对点模式或共享模式，point-to-point为点对点模式，shared为共享模式。,配置RSTP配置RSTP版本检查,对所有端口进行强制版本检查：Switch#clear spanning-tree detected-protocols对特定端口进行强制版本检查Switch#clear spanning-tree detecte

14、d-protocols interface interface,配置RSTP配置PortFast 端口,启用接口的PortFast特性：Switch(config-if)#spanning-tree portfast禁用接口的PortFast特性：Switch(config-if)#spanning-tree portfast disable使所有接口启用PortFast特性：Switch(config)#spanning-tree portfast default查看接口PortFast特性的状态Switch#show spanning-tree interface interface,课程

15、议题,传统生成树的问题,传统生成树的问题,STP和RSTP，在网络中进行生成树计算的时候都没有考虑到VLAN的情况 传统生成树的计算结果可能会导致VLAN之间通信的链路被阻断例如上图中的switchA和switchC之间的链路被阻断,课程议题,MSTP区域与实例,多生成树协议(MSTP),多生成树协议MSTP,多生成树实例,Instance:一台交换机的一个或多个Vlan的集合因为很多Vlan采用一个Vlan实例，可实现预期的负载均衡交换机只运行二个实例，减少交换机系统的资源,多生成树协议的区域,MST region：有着相同instance 配置的交换机组成的域，运行独立的生成树（IST，i

16、nternal spanning-tree）,多生成树协议的区域,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新增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 所对应的生成树称之为CIST(Comm

17、on Instance Spanning Tree)同一个MST区域的交换机的以上配置属性必须相同,MSTP术语,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 Spanning Tree）是连接交换网络内部的所有MST区域的一个生成树。

18、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,实例1和实例2各自运行本实例的生成树，称为MSTI生成树在整个区域A中所有的交换机运行一个生成树，称为IST 区域A和区域B各自被视为一个网桥，在这些“网桥”间运行的生成树被称为CST,课程议题

19、,配置MSTP,配置MSTPMSTP基本配置,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。,配置MSTPMSTP属性配置,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与生成树实例的映射关系Switch(conf

20、ig-mst)#instance instance-id vlan vlan-range,配置MSTPMSTP属性配置,步骤4：配置MST区域的配置名称Switch(config-mst)#name name步骤5：配置MST区域的修正号Switch(config-mst)#revision number参数的取值范围是065535，默认值为0。步骤6：配置MST实例的优先级SwitchA(config)#spanning-tree mst instance priority number,配置MSTP查看MSTP属性,看生成树的全局配置及状态信息 Switch#show spanning-t

21、ree 查看MSTP的配置结果 Switch#show spanning-tree mst configuration 查看特定实例的信息 Switch#show spanning-tree mst instance 查看特定端口在相应实例中的状态信息 Switch#show spanning-tree mst instance interface,配置MSTP实现负载分担,通过配置使得不同实例中具有不同的根交换机，可以实现负载分担,课程回顾,STP回顾RSTP端口状态与角色RSTP快速过渡机制RSTP拓扑变更机制RSTP兼容性配置RSTP 传统生成树技术的问题MSTP基本概念配置MSTP,Q&A,