Cisco 快速生成树协议RSTP 协议原理及配置

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1、试验8 Cisco 快速生成树协议RSTP 协议原理及配置 一、相关学问介绍 1、生成树协议的主要功能有两个：一是在利用生成树算法、在以太网络中，创建一个以某台交换机的某个端口为根的生成树，避开环路。二是在以太网络拓扑发生改变时，通过生成树协议达到收敛爱护的目的。 2、根网桥的选择流程： （1）第一次启动交换机时，自己假定是根网桥，发出BPDU报文宣告。 （2）每个交换机分析报文，依据网桥ID选择根网桥，网桥ID小的将成为根网桥（先比较网桥优先级，假如相等，再比较MAC地址）。 （3）经过一段时间，生成树收敛，全部交换机都同意某网桥是根网桥。 （4）若有网桥ID值更

2、小的交换机加入，它首先通告自己为根网桥。其它交换机比较后，将它当作新的根网桥而记录下来。 3、RSTP 协议原理 STP并不是已经淘汰不用，事实上不少厂家目前还仅支持STP。STP的最大缺点就是他的收敛时间太长，对于现在网络要求靠牢靠性来说，这是不允许的，快速生成树的目的就是加快以太网环路故障收敛的速度。 （1）RSTP 5种端口类型 STP定义了4种不同的端口状态，监听（Listening），学习（Learning），阻断（Blocking）和转发 （Forwarding），其端口状态表现为在网络拓扑中端口状态混合（阻断或转发），在拓扑中的角色（根端口、指定端口等等）。在操作上看，

3、阻断状态和 监听状态没有区分，都是丢弃数据帧而且不学习MAC地址，在转发状态下，无法知道该端口是根端口还是指定端口。RSTP有五种端口类型。根端口和指定端口这两个角色在RSTP中被保留，阻断端口分成备份和替换端口角色。生成树算法（STA）运用BPDU来确定端口的角色，端口类型也是通过比较端口中保存的BPDUB来确定哪个比其他的更优先。 1）根端口：非根桥收到最优的BPDU配置信息的端口为根端口，即到根桥开销最小的端口，这点和STP一样。请留意图8-16上方的交换机，根桥没有根端口。依据STP的选择根端口的原则，SW-1和SW-2和根连接的端口为根端口。 2）指定端口：与STP一样，每个以太

4、网网段段内必需有一个指定端口。假设SW-1的BID比SW-2 优先，而且SW-1的P1口端口ID比P2优先级高，那么P1为指定端口，如图8-17所示。     图8-16  RSTP根端口   图8-17  指定端口的选择 3）替换端口 假如一个端口收到另外一个网桥的更好的 BPDU，但不是最好的，那么这个端口成为替换端口，如图8-18所示。对于SW-2来说，端口P3收到的BPDU比自己优先，自己为次优先，P3为替换端口。 4）备份端口 假如一个端口收到同一个网桥的更好 BPDU，那么这个端口成为备份端。当两个端口被一个点到点链路的一个环路连在一起时，或者

5、当一个交换机有两个或多个到共享局域网段的连接时，一个备份端口才能存在。如图8-19所示，SW-1的P1和P2口同时接入到以太网的同一网段，P1为指定端口，P2 优先级低，则P2端口为备份端口。   图8-18  替换端口的选择   图8-19  备份端口的选择 5）禁用端口 在快速生成树协议应用的网络运行中不担当任何角色。 4 RSTP配置吩咐介绍  PVST是Cisco私有的，为每个VLAN构造一棵生成树 （1） 启用生成树 Switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list （2）设置根网桥 Switc

6、h(config)#spanning-tree vlan vlan-list root primary | secondary（ 3） 修改网桥的优先级 Switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list priority Bridge-priority （4） 修改端口成本 Switch(config-if)#spanning-tree vlan vlan-list cost cost （5） 修改端口优先级 Switch(config-if)#spanning-tree vlan vlan-list port-priority priorit

7、y （6） 配置上行速链路 配置上行速链路的作用：当接入层或汇聚层的交换机主用的上行链路断开的时候，被堵塞的端口快速装换到转发状态，不须要经过侦听和学习状态，配置了上行速链路后交换机的优先级变为49152，成本增加3000 Switch(config)#spanning-tree uplinkfast （7） 配置端口速链路 配置速端口的作用：不经过侦听和学习状态，干脆进入到转发状态，但是该端口依旧会运行生成树协议，假如检测到环路，也能够将转发状态转换为堵塞状态，配置在连接终端的接口上。 Switch(config-if)#spanning-tree portfast （8）查看

8、生成树的配置 Switch#show spanning-tree （9）  查看某个VLAN的生成树具体信息 Switch#show spanning-tree vlan vlan-id detail （10） 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  配置接口为以太通道模式 Switch(config)# interface range fastEthernet 0/1 – 2 Switch(config-if-range)#channel-group 1

9、mode on （11） 查看以太通道的配置 Switch# show etherchannel 1 summary 二、试验配置步骤 　 STP的全称是spanning-tree protocol,STP协议，它是一个二层的链路管理协议，它在供应链路冗余的同时防止网络产生环路，与VLAN协作可以供应链路负载均衡。生成树协议现已经发展为多生成树协议和快速生成树协议(RSTP,Rapid Spanning Tree Protocol,IEEE802.1W)。 两台Cisco 2960交换机运用两个百兆端口相连，默认状况下STP协议启用的。通过两台交换机之间传送BPDU

10、协议数据单元，选出根交换机、根端口等，以便确定端口的转发状态。上图中标记为黄色的端口处于block状态。 （1） SW1配置stp 设置23、24端口为trunk interface FastEthernet0/23 switchport mode trunk interface FastEthernet0/24 switchport mode trunk 创建vlan10、20，将端口划分vlan interface FastEthernet0/1 switchport access vlan 10 interface FastEthernet0/2 switc

11、hport access vlan 20 交换机默认启动stp——pvst ，更改rstp——rapid-pvst spanning-tree mode rapid-pvst spanning-tree vlan 10,20   // stp默认状况对vlan 1起作用，不能删除，当新建vlan后，对新建vlan同样起作用。因此，此吩咐可以忽视。 （2）SW2配置stp 配置吩咐和SW1相同。 （3）比较根网桥 从上图中得知，SW1为根网桥。 在真实设备上不行能存在相同mac地址的状况。比较根网桥原则，先比较优先级，越小说明级别越高，假如优先级相同就比较mac地址，

12、越小优先级越高。此外，还了解到SW1上fa0/23 ，fa/24为指定端口。SW2上的fa0/23为根端口。fa0/24为替代端口，故端口显示橙黄色状态。 SW1#show spanning-tree VLAN0010 Spanning tree enabled protocol rstp Root ID    Priority    32778 Address     0003.E441.ADB6 This bridge is the root Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec Bridg

13、e ID  Priority    32778  (priority 32768 sys-id-ext 10) Address     0003.E441.ADB6 Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec Aging Time  20 Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type ---------------- ---- --- --------- -------- -------------------------------- Fa0/1       

14、     Desg FWD 19        128.1    P2p Fa0/23           Desg FWD 19        128.23   P2p Fa0/24           Desg FWD 19        128.24   P2p SW2#show spanning-tree VLAN0010 Spanning tree enabled protocol rstp Root ID    Priority    32778 Address     0003.E441.ADB6 Cost        19 Port      

15、  23(FastEthernet0/23) Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec Bridge ID  Priority    32778  (priority 32768 sys-id-ext 10) Address     00D0.BC77.8743 Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec Aging Time  20 Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type -----

16、----------- ---- --- --------- -------- -------------------------------- Fa0/1            Desg FWD 19        128.1    P2p Fa0/23           Root FWD 19        128.23   P2p Fa0/24           Altn BLK 19        128.24   P2p （4） 修改Brigde ID，重新选SW2为根网桥 SW2(config)#spanning-tree vlan 10,20 priority

17、4096 SW2#show spanning-tree VLAN0010 Spanning tree enabled protocol rstp Root ID    Priority    4106 Address     00D0.BC77.8743 This bridge is the root Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec Bridge ID  Priority    4106  (priority 4096 sys-id-ext 10) Address     00D0.BC77

18、.8743 Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec Aging Time  20 Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type ---------------- ---- --- --------- -------- -------------------------------- Fa0/1            Desg FWD 19        128.1    P2p Fa0/23           Desg FWD 19        128.

19、23   P2p Fa0/24           Desg FWD 19        128.24   P2p SW1#show spanning-tree VLAN0010 Spanning tree enabled protocol rstp Root ID    Priority    4106 Address     00D0.BC77.8743 Cost        19 Port        23(FastEthernet0/23) Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

20、Bridge ID  Priority    32778  (priority 32768 sys-id-ext 10) Address     0003.E441.ADB6 Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec Aging Time  20 Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type ---------------- ---- --- --------- -------- -------------------------------- Fa0/1  

21、          Desg FWD 19        128.1    P2p Fa0/23           Root FWD 19        128.23   P2p Fa0/24           Altn BLK 19        128.24   P2p 修改后发觉SW1的 fa0/24端口变成替代端口。为什么呢？ 这是因为交换机在选举根端口时会首先考虑根路径成本，这里都是19，再比较发送网桥id大小，这里是同一个根网桥。最终比较发送端口id大小，23比24小，所以23端口成为根端口。而24端口因为非根非指定端口就只能堵塞block。（这里指定端口被根网桥的发送端口占了，因为它的开销最小。） 附注：在学习STP时，根端口、指定端口、转发端口的指定规则： l 根网桥的全部端口都是指定的 l 非根网桥到根网桥开销最小的端口是根端口 l 与其他网桥的根端口相连的端口都是指定的 l 依据以上规则就确定了根端口和指定端口后，既不是根端口又不是指定端口的就成为堵塞端口 l 至于根端口和指定端口的区分，是这样的： 根端口：先比较cost，假如相等，则比较端口标识符ID，低则优。 指定端口：先比较cost，假如相等，则比较桥ID。桥ID由priority和MAC组成，低则优。