网络设备调试06生成树协议和以太网通道

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1、主 讲 教 师 ： 马 宇 麟授 课 专 业 ： 计 算 机 应 用 技 术第6讲 生成树协议和以太网通道网络设备调试 什 么 是 VLAN， 以 及 VLAN 的 作 用 ？ 交 换 机 的 access接 口 可 以 属 于 哪 个 VLAN? IEEE 802.1Q中 vlan id的 标 记 为 共 有 几 位 ？ 一 端 为 trunk， 另 一 端 为 dynamic auto则 协 商 的 结果 是 什 么 ？ VTP的 工 作 模 式 是 哪 三 种 ， 各 有 什 么 作 用 ？课 程 回 顾 本 章 结 构 STP工 作 原 理 生 成 树 算 法 及 验 证STP的 收

2、敛BPDU（ 桥 协 议 数 据 单 元 ）STP与 以 太 网 通 道 交 换 网 络 环 路 的 产 生 STP的 应 用 STP与 VLAN的 关 系PVST+的 配 置 案 例PVST+的 配 置 命 令STP简 介STP概 述配 置 以 太 网 通 道 交 换 网 络 环 路 的 产 生 广 播 风 暴 的 形 成STP概 述 2-1SW3 PC1 PC2F0/2 F0/2F0/1 F0/1广 播广 播 F0/1F0/2 SW2SW1广 播 SW2和 SW3从 所 有 非 接收 端 口 转 发 广 播最 终 形 成 广 播 风 暴 STP简 介 STP Spanning Tree P

3、rotocol(生 成 树 协 议 ) 逻 辑 上 断 开 环 路 ， 防 止 广 播 风 暴 的 产 生 当 线 路 故 障 ， 阻 塞 接 口 被 激 活 ， 恢 复 通 信 ， 起 备 份 线 路 的 作 用STP概 述 2-2SW3 SW2SW1 生 成 树 算 法 及 验 证 BPDU（ 桥 协 议 数 据 单 元 ） STP的 收 敛STP工 作 原 理 生 成 树 算 法 分 为 3个 步 骤 ： 选 择 根 网 桥 （ Root Bridge） 选 择 根 端 口 （ Root Ports） 选 择 指 定 端 口 （ Designated Ports）生 成 树 的 算 法

4、10-1 网 桥 ID（ BID） 网 桥 ID是 唯 一 的 选 择 交 换 网 络 中 网 桥 ID最 小 的 交 换 机 成 为 根 网 桥生 成 树 的 算 法 10-22字 节 6字 节取 值 范 围 ： 0 65535缺 省 值 ： 32768 网 桥 优 先 级 网 桥 的 MAC地 址 以 此 拓 扑 为 例 ， 介 绍 STP的 计 算 过 程 根 据 网 桥 ID选 择 根 网 桥生 成 树 的 算 法 10-3SW2 优 先 级 ： 4096MAC地 址 ： 000d.2800.b100 优 先 级 ： 32768MAC地 址 ： 000d.2800.b101优 先 级

5、： 32768MAC地 址 ： 000d.2800.b102 SW3SW1Root Bridge 100M 100M100M 选 择 根 端 口 的 依 据 ： 到 根 网 桥 最 低 的 根 路 径 成 本 直 连 的 网 桥 ID最 小 端 口 ID最 小 根 路 径 成 本 网 桥 到 根 网 桥 的 路 径 上 所 有 链 路 的 成 本 之 和生 成 树 的 算 法 10-4SW2 SW3SW1 路 径 成 本 ： 19 路 径 成 本 ： 100 SW3的 Port 1根 路 径 成 本 19 100 119Port 1 带 宽 与 路 径 成 本 的 关 系生 成 树 的 算 法

6、 10-5链 路 带 宽 （ Mbps） 路 径 成 本10 10016 6245 39100 19155 14622 61000 410000 2 端 口 ID生 成 树 的 算 法 10-6 8位 端 口 优 先 级 端 口 编 号8位取 值 范 围 ： 0 255缺 省 值 ： 128 SW3 在 非 根 网 桥 上 ， 选 择 一 个 根 端 口 （ RP） 生 成 树 的 算 法 10-7 SW2优 先 级 ： 4096MAC地 址 ： 000d.2800.b100 优 先 级 ： 32768MAC地 址 ： 000d.2800.b101优 先 级 ： 32768MAC地 址 ： 0

7、00d.2800.b102SW1Root Bridge在 SW1和 SW3上 ， 到 达 SW2最 近 的 端 口 是 根 端 口 Root Port 100M 100M100M Root Port 根 桥 上 的 端 口 全 是 指 定 端 口 在 每 个 网 段 上 ， 选 择 1个 指 定 端 口 非 根 桥 上 的 指 定 端 口 ， 选 择 顺 序 ： 根 路 径 成 本 较 低 所 在 的 交 换 机 的 网 桥 ID的 值 较 小 端 口 ID的 值 较 小生 成 树 的 算 法 10-8 在 每 个 网 段 选 择 1个 指 定 端 口 （ DP）生 成 树 的 算 法 10-

8、9SW2 优 先 级 ： 4096MAC地 址 ： 000d.2800.b100 优 先 级 ： 32768MAC地 址 ： 000d.2800.b101优 先 级 ： 32768MAC地 址 ： 000d.2800.b102SW3SW1Root BridgeRoot Port 100M 100M100M Root Port根 网 桥 上 的 端 口都 是 指 定 端 口 在 这 个 网 段 上 ， B的网 桥 ID较 小 ， 所 以 B上 的 端 口 为 指 定 端 口这 个 端 口 既 不 是 根 端 口 ，也 不 是 指 定 端 口 ， STP将 这个 端 口 阻 塞 （ Block）

9、DP DP DP 最 终 形 成 逻 辑 结 构 无 环 拓 扑生 成 树 的 算 法 10-10SW2 优 先 级 ： 4096MAC地 址 ： 000d.2800.b100 优 先 级 ： 32768MAC地 址 ： 000d.2800.b101优 先 级 ： 32768MAC地 址 ： 000d.2800.b102SW3SW1 100M100M100M 备 份 链 路 三 台 交 换 机 的 生 成 树 协 议 选 举生 成 树 算 法 的 验 证 4-1SW1 SW2 优 先 级 ： 32768MAC地 址 ： 0021.1ba5.6980优 先 级 ： 32768 MAC地 址 ：

10、0021.d780.7400优 先 级 ： 32768MAC地 址 ： 001f.caff.1000 SW3Root Bridge Root Port 100M100M100MRoot Port DPDP DPF0/23 F0/24 F0/24F0/24F0/23 F0/23 SW1的 生 成 树 状 态生 成 树 算 法 的 验 证 4-2SW1#show spanning-tree VLAN0001 Spanning tree enabled protocol ieee Root ID Priority 32769 Address 001f.caff.1000 This bridge is

11、 the root Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1) Address 001f.caff.1000 Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Aging Time 300Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type - - - - - -Fa0/23 Desg FWD 19 128.25 P2p Fa0/24 Desg F

12、WD 19 128.26 P2p 根 网 桥 信 息本 地 交 换 机 信 息本 地 交 换 机 接 口 信 息生 成 树 的 根都 是 指 定 端 口 SW2的 生 成 树 状 态生 成 树 算 法 的 验 证 4-3SW2#show spanning-tree VLAN0001 Spanning tree enabled protocol ieee Root ID Priority 32769 Address 001f.caff.1000 Cost 19 Port 26 (FastEthernet0/24) Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward D

13、elay 15 sec Bridge ID Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1) Address 0021.1ba5.6980 Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Aging Time 300 Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type- - - - - -Fa0/23 Desg FWD 19 128.25 P2p Fa0/24 Root FWD 19 128.26 P2p指 定 端 口 SW3的 生 成 树 状 态生 成 树 算 法 的 验

14、 证 4-4SW3#show spanning-tree VLAN0001 Spanning tree enabled protocol ieee Root ID Priority 32769 Address 001f.caff.1000 Cost 19 Port 23 (FastEthernet0/23) Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Bridge ID Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1) Address 0021.d780.7400 Hello Time 2 s

15、ec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec Aging Time 300 Interface Role Sts Cost Prio.Nbr Type- - - - - -Fa0/23 Root FWD 19 128.23 P2p Fa0/24 Altn BLK 19 128.24 P2p 阻 塞 端 口 BPDU Bridge Protocol Data Unit 桥 协 议 数 据 单 元 使 用 组 播 发 送 BPDU BPDU分 为 2种 类 型 ： 配 置 BPDU 拓 扑 变 更 通 告 （ TCN） BPDU BPDU报 文 字 段BPDU（ 桥

16、 协 议 数 据 单 元 ） 当 交 换 机 启 动 时 ， 假 定 自 己 是 根 网 桥 ， 在 向 外 发 送的 BPDU中 根 网 桥 ID字 段 填 写 自 己 的 网 桥 IDSTP利 用 BPDU选 择 根 网 桥 网 桥 ID：4096.000d.2800.b100 网 桥 ID： 32768.000d.2800.b101网 桥 ID：32768.000d.2800.b102SW3 100M100M100M SW2字 段 值根 网 桥 ID 4096.000d.2800.b100根 路 径 成 本 0发 送 网 桥 ID 4096.000d.2800.b100端 口 ID xx

17、xx SW1字 段 值根 网 桥 ID 32768.000d.2800.b101根 路 径 成 本 0发 送 网 桥 ID 32768.000d.2800.b101端 口 ID xxxx字 段 值根 网 桥 409 .0 d.280 .b10根 路 径 成 本 19发 送 网 桥端 口 当 全 网 所 有 的 交 换 机 接 收 到 全 部 的 BPDU并 作比 较 后 ， 就 可 以 选 择 出 唯 一 的 一 个 根 网 桥 v当 接 收 到 其 他 交 换 机 发 出 的 BPDU后 ， 比 较 网 桥 ID，选 择 较 小 的 添 加 到 根 网 桥 ID中 交 换 机 端 口 的 5

18、种 STP状 态STP的 收 敛状 态 用 途转 发 （ Forwarding） 发 送 /接 收 用 户 数 据学 习 （ Learning） 构 建 网 桥 表侦 听 （ Listening） 构 建 “ 活 动 ” 拓 扑阻 塞 （ Blocking） 只 接 收 BPDU禁 用 （ Disabled） 强 制 关 闭 STP的 3种 计 时 器 Hello时 间 转 发 延 迟 最 大 老 化 时 间生 成 树 计 时 器 请 思 考 ： STP选 举 过 程 中 ， 如 何 确 定 哪 些 端 口 被 阻 塞 ？ 生 成 树 端 口 状 态 有 哪 些 ， 分 别 表 示 什 么 含

19、 义 ？小 结 IEEE通 用 生 成 树 （ CST） 不 考 虑 VLAN VLAN与 STP关 系 VLAN3VLAN2VLAN2VLAN1VLAN1 VLAN3 经 过 STP计 算 ， 会有 一 条 链 路 被 断 开PVST+区 域PVST区 域 CST区 域v PVST（ Cisco私 有 ） 为 每 个 VLAN构 造 一 个 生 成 树实 例 PVST+n Cisco私 有n 可 以 与 CST互 操 作 PVST+配 置 的 意 义 配 置 网 络 中 比 较 稳 定 的 交 换 机 为 根 网 桥 利 用 PVST+实 现 网 络 的 负 载 分 担PVST+的 配 置

20、命 令 VLAN 1 10 VLAN 1 5 的 根 网 桥VLAN 1 5的 根 端 口 VLAN 1 5数 据 的 流 向接 入 交 换 机 VLAN 1 10 VLAN 1 10VLAN 6 10 的 根 网 桥 VLAN 6 10的 根 端 口VLAN 6 10数 据 的 流 向 启 用 生 成 树 命 令Switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list 指 定 根 网 桥Switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list priority Bridge-prioritySwitch(config)#spanni

21、ng-tree vlan vlan-list root primary | secondary 修 改 端 口 成 本Switch(config-if)#spanning-tree vlan vlan-list cost cost 修 改 端 口 优 先 级Switch(config-if)#spanning-tree vlan vlan-list port-priority priority PVST+的 配 置 命 令 2-1 配 置 速 端 口Switch(config-if)#spanning-tree portfast 查 看 生 成 树 的 配 置Switch#show spann

22、ing-tree 查 看 某 个 VLAN的 生 成 树 详 细 信 息Switch#show spanning-tree vlan vlan-id detailPVST+的 配 置 命 令 2-2 需 求 描 述 三 台 交 换 机 相 连 ， 配 置 PVST+负 载 均 衡 SW1成 为 VLAN 1的 根 网 桥 SW2成 为 VLAN 2的 根 网 桥 SW3上 配 置 速 端 口 （ F0/1 F0/10）PVST+的 配 置 案 例 2-1 SW3F0/23 F0/24F0/23 SW2SW1 F0/24F0/24 F0/23VLAN 1的 根 网 桥 VLAN 2的 根 网 桥

23、 配 置 思 路 为 交 换 机 配 置 VLAN并 配 置 交 换 机 连 接 端 口 为 Trunk模 式 配 置 VLAN负 载 均 衡 验 证 STP信 息 配 置 速 端 口PVST+的 配 置 案 例 2-2 EthernetChannel 以 太 通 道 多 条 线 路 负 载 均 衡 ， 带 宽 提 高 容 错 ， 当 一 条 线 路 失 效 时 ， 其 他 线 路 通 信 ， 不 会 丢 包配 置 以 太 网 通 道 3-1配 置 为 以 太 通 道 的 接 口 ，必 须 物 理 特 性 相 同 Switch(config)# interface range fastEthe

24、rnet 0/1 2Switch(config-if-range)#channel-group 1 mode on Creating a port-channel interface Port-channel 1 配 置 接 口 为 以 太 通 道 模 式 配 置 以 太 网 通 道 3-2 BA f0/1 f0/3f0/2 f0/4 要 捆 绑 在 一 起 的 端 口以 太 通 道 的 组 号 查 看 以 太 通 道 的 配 置配 置 以 太 网 通 道 3-3Switch# show etherchannel 1 summaryFlags: D - down P - in port-cha

25、nnel I - stand-alone s - suspended H - Hot-standby (LACP only) R - Layer3 S - Layer2 U - in use f - failed to allocate aggregator u - unsuitable for bundling w - waiting to be aggregated d - default portNumber of channel-groups in use: 1Number of aggregators: 1Group Port-channel Protocol Ports-+-+-+

26、-1 Po1(SU) - Fa0/23(P) Fa0/24(P) 本 章 总 结 STP工 作 原 理 生 成 树 算 法 及 验 证STP的 收 敛BPDU（ 桥 协 议 数 据 单 元 ）STP与 以 太 网 通 道 交 换 网 络 环 路 的 产 生 STP的 应 用 STP与 VLAN的 关 系PVST+的 配 置 案 例PVST+的 配 置 命 令STP简 介STP概 述配 置 以 太 网 通 道 需 求 描 述 在 交 换 机 上 添 加 VLAN 2和 VLAN 3 SW1成 为 VLAN 1的 根 网 桥 SW2成 为 VLAN 2的 根 网 桥 SW3成 为 VLAN 3的

27、根 网 桥课 堂 练 习 ： 配 置 STP 2-1 SW3F0/14 F0/14F0/15 SW2SW1 F0/15F0/15 F0/14 实 现 思 路 更 改 STP优 先 级 ， 使 交 换 机 成 为 相 应 VLAN的 根 网 桥 独 立 完 成课 堂 练 习 ： 配 置 STP 2-215分 钟 完 成 需 求 描 述 四 台 交 换 机 相 连 ， 配 置 PVST+负 载 均 衡 链 路 均 为 100M链 路 ， 其 中 的 交 换 机 设 备 都 为 默 认 配 置课 后 作 业 ： 配 置 VLAN负 载 均 衡 2-1SW1 SW2 SW4SW3 F0/15F0/15F0/14F0/14 F0/14F0/14F0/13F0/15 F0/13F0/15VLAN 1 2的 根 网 桥 VLAN 3 4的 根 网 桥 实 现 思 路 更 改 STP优 先 级 ， 使 交 换 机 成 为 相 应 VLAN的 根 网 桥 通 过 show命 令 查 看 STP信 息课 后 作 业 ： 配 置 VLAN负 载 均 衡 2-2