X00030003 第13章 生成樹(shù)協(xié)議

1、生成樹(shù)生成樹(shù)協(xié)議協(xié)議ISSUE 1.0日期：杭州華三通信技術(shù)有限公司 版權(quán)所有，未經(jīng)授權(quán)不得使用與傳播n 了解了解STP產(chǎn)生的背景產(chǎn)生的背景n 掌握掌握STP基本工作原理基本工作原理n 掌握掌握RSTP和和MSTP基本原理基本原理n 掌握生成樹(shù)協(xié)議的配置掌握生成樹(shù)協(xié)議的配置課程目標(biāo)課程目標(biāo)學(xué)習(xí)完本課程，您應(yīng)該能夠：學(xué)習(xí)完本課程，您應(yīng)該能夠：n 生成樹(shù)背景生成樹(shù)背景n STPn RSTPn MSTPn 生成樹(shù)協(xié)議的配置生成樹(shù)協(xié)議的配置目錄目錄路徑回環(huán)的影響路徑回環(huán)的影響物理段 A物理段 B1111222333PCAPCBSWASWBSWCSTP的作用的作用l 通過(guò)阻斷冗余鏈路來(lái)消除橋接網(wǎng)絡(luò)中可能

2、存在的路徑通過(guò)阻斷冗余鏈路來(lái)消除橋接網(wǎng)絡(luò)中可能存在的路徑回環(huán)回環(huán)l 當(dāng)前路徑發(fā)生故障時(shí)，激活冗余備份鏈路，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前路徑發(fā)生故障時(shí)，激活冗余備份鏈路，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)連通性連通性ROOT物理段 A物理段 C物理段 E物理段 B物理段 Dn 生成樹(shù)背景生成樹(shù)背景n STPn RSTPn MSTPn 生成樹(shù)協(xié)議的配置生成樹(shù)協(xié)議的配置目錄目錄生成樹(shù)協(xié)議生成樹(shù)協(xié)議SWASWBSWCl STP（Spanning Tree Protocol，生成樹(shù)協(xié)議）是用于，生成樹(shù)協(xié)議）是用于在局域網(wǎng)中消除數(shù)據(jù)鏈路層物理環(huán)路的協(xié)議。在局域網(wǎng)中消除數(shù)據(jù)鏈路層物理環(huán)路的協(xié)議。l 通過(guò)在橋之間交換通過(guò)在橋之間交換BPDU（Brid

3、ge Protocol Data Unit，橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元），來(lái)保證設(shè)備完成生成樹(shù)的計(jì)算過(guò)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元），來(lái)保證設(shè)備完成生成樹(shù)的計(jì)算過(guò)程程 。BPDUBPDUBPDU配置配置BPDU的生成和傳遞的生成和傳遞l 配置配置BPDU包含以下重要信息，完成生成樹(shù)計(jì)包含以下重要信息，完成生成樹(shù)計(jì)算算根橋ID（RootID）根路徑開(kāi)銷（RootPathCost）指定橋ID（DesignatedBridgeID）指定端口ID（ DesignatedPortID ）l 各臺(tái)設(shè)備的各個(gè)端口在初始時(shí)生成以自己為根各臺(tái)設(shè)備的各個(gè)端口在初始時(shí)生成以自己為根橋（橋（Root Bridge）的配置消息，向外發(fā)送自）的配

4、置消息，向外發(fā)送自己的配置消息己的配置消息 l 網(wǎng)絡(luò)收斂后，根橋向外發(fā)送配置網(wǎng)絡(luò)收斂后，根橋向外發(fā)送配置BPDU，其他，其他的設(shè)備對(duì)該配置的設(shè)備對(duì)該配置BPDU進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)根橋的選舉根橋的選舉SWASWBSWCl 橋橋ID由橋優(yōu)先級(jí)（由橋優(yōu)先級(jí)（BridgePriority）和橋）和橋MAC地地址（址（BridgeMacAddress）組成）組成l 橋橋ID小的橋被選舉為根橋小的橋被選舉為根橋BridgeID: 0.0000-0000-0000BridgeID: 16.0000-0000-0001BridgeID: 0.0000-0000-端口角色的確定端口角色的確定SWASWBSWCl

5、根橋上的所有端口為指定端口（根橋上的所有端口為指定端口（ Designated Port ）l 在非根橋上選舉根路徑開(kāi)銷（在非根橋上選舉根路徑開(kāi)銷（ RootPathCost）最小的端口為根）最小的端口為根端口（端口（Root Port）l 每個(gè)物理段選出根路徑開(kāi)銷最小的橋作為指定橋（每個(gè)物理段選出根路徑開(kāi)銷最小的橋作為指定橋（ Designated Bridge），連接指定橋的端口為指定端口），連接指定橋的端口為指定端口l 不是根端口和指定端口的其余端口被不是根端口和指定端口的其余端口被STP置為阻塞狀態(tài)置為阻塞狀態(tài)RootDPDPRPDPRPAPCost=10Cost=20Cost=根路徑

6、開(kāi)銷根路徑開(kāi)銷SWASWBSWCl 根路徑開(kāi)銷（根路徑開(kāi)銷（ RootPathCost）是到達(dá)根的路徑上所有鏈路開(kāi)銷）是到達(dá)根的路徑上所有鏈路開(kāi)銷（Cost）的代數(shù)和）的代數(shù)和l 非根橋進(jìn)行根端口選舉時(shí)，根路徑開(kāi)銷最小的端口為根端口非根橋進(jìn)行根端口選舉時(shí)，根路徑開(kāi)銷最小的端口為根端口l 物理段進(jìn)行指定橋選舉時(shí)，路徑開(kāi)銷最小的橋?yàn)橹付蛭锢矶芜M(jìn)行指定橋選舉時(shí)，路徑開(kāi)銷最小的橋?yàn)橹付騌oot1000M100M1000M10M100M10MCost=10Cost=20Cost=通過(guò)橋通過(guò)橋ID決定端口角色決定端口角色SWASWBSWCl 在根路徑開(kāi)銷相同時(shí)，所連網(wǎng)段指定橋在根路徑開(kāi)銷相同時(shí)，所連網(wǎng)

7、段指定橋ID最小的端口為根端口最小的端口為根端口l 在根路徑開(kāi)銷相同時(shí)，橋在根路徑開(kāi)銷相同時(shí)，橋ID最小的橋被選舉為物理段上的指定橋，最小的橋被選舉為物理段上的指定橋，連接指定橋的端口為指定端口連接指定橋的端口為指定端口RootDPDPRPDPRPAPCost=10Cost=10RPCost=10SWDDPCost=10BridgeID: 0.0000-0000-0002BridgeID: 0.0000-0000-0001DPAP通過(guò)端口通過(guò)端口ID決定端口角色決定端口角色SWASWBl 在根路徑開(kāi)銷、指定橋在根路徑開(kāi)銷、指定橋ID都相同的情況下，所連指定端口都相同的情況下，所連指定端口ID小

8、的小的端口為根端口端口為根端口RootG0/1G0/2APCost=10Cost=10RPBridgeID: 0.0000-0000-端口狀態(tài)端口狀態(tài)端口角色端口角色端口狀態(tài)端口狀態(tài)端口行為端口行為未啟用未啟用STP功能的端口功能的端口Disabled不收發(fā)不收發(fā)BPDU報(bào)文，接收或報(bào)文，接收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)非指定端口非指定端口或根端口或根端口Blocking接收但不發(fā)送接收但不發(fā)送BPDU，不接，不接收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)-Listening接收并發(fā)送接收并發(fā)送BPDU，不接收，不接收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)-Learning接收并發(fā)送接收并發(fā)送BPDU，不接收，不接收或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)指

9、定端口或指定端口或根端口根端口Forwarding接收并發(fā)送接收并發(fā)送BPDU，接收并，接收并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)端口狀態(tài)遷移端口狀態(tài)遷移ForwardingLearningListeningBlockingForwarding Delay時(shí)間Forwarding Delay時(shí)間l 端口被選為指定端口或根端口后，需要從端口被選為指定端口或根端口后，需要從Blocking狀態(tài)經(jīng)狀態(tài)經(jīng)Listening和和Learning才能到才能到Forwarding狀態(tài)狀態(tài)l 默認(rèn)的默認(rèn)的Forwarding Delay時(shí)間是時(shí)間是15秒秒生成樹(shù)的不足生成樹(shù)的不足l 端口從阻塞狀態(tài)進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)必須經(jīng)歷兩倍的端口從

10、阻塞狀態(tài)進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)必須經(jīng)歷兩倍的Forwarding Delay時(shí)間時(shí)間l 如果網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化頻繁，網(wǎng)絡(luò)會(huì)頻繁地失去如果網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化頻繁，網(wǎng)絡(luò)會(huì)頻繁地失去連通性連通性SWASWBSWCDPDPRPDPRPServer每次拓?fù)渥兓叶贾辽儆?0秒的時(shí)間無(wú)法訪問(wèn)服務(wù)器！n 生成樹(shù)背景生成樹(shù)背景n STPn RSTPn MSTPn 生成樹(shù)協(xié)議的配置生成樹(shù)協(xié)議的配置目錄目錄RSTPl RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成樹(shù)協(xié)議）是快速生成樹(shù)協(xié)議）是STP協(xié)議的優(yōu)化版協(xié)議的優(yōu)化版l RSTP具備具備STP的所有功能的所有功能l RSTP可以實(shí)現(xiàn)快

11、速收斂可以實(shí)現(xiàn)快速收斂在某些情況下，端口進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的延時(shí)大大縮短，從而縮短了網(wǎng)絡(luò)最終達(dá)到拓?fù)浞€(wěn)定所需要的時(shí)間。 RSTP的改進(jìn)的改進(jìn)STP行為行為RSTP行為行為端口被選端口被選為根端口為根端口默認(rèn)情況下，默認(rèn)情況下，2倍的倍的Forwarding Delay的的時(shí)間延遲。時(shí)間延遲。存在阻塞的備份根端口情況下，存在阻塞的備份根端口情況下，僅有數(shù)毫秒延遲。僅有數(shù)毫秒延遲。端口被選端口被選為指定端為指定端口口默認(rèn)情況下，默認(rèn)情況下，2倍的倍的Forwarding Delay的的時(shí)間延遲。時(shí)間延遲。在在指定端口是指定端口是非非邊緣端口邊緣端口的情況的情況下下，延遲取決因素較多。延遲取決因素較多。在

12、在指定端口是邊緣端口指定端口是邊緣端口的情況下的情況下，指定端口可以直接進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)指定端口可以直接進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，沒(méi)有延遲。沒(méi)有延遲。n 生成樹(shù)背景生成樹(shù)背景n STPn RSTPn MSTPn 生成樹(shù)協(xié)議的配置生成樹(shù)協(xié)議的配置目錄目錄PCBPCASTP、RSTP的問(wèn)題的問(wèn)題l Trunk鏈路上實(shí)際上運(yùn)行著多個(gè)鏈路上實(shí)際上運(yùn)行著多個(gè)VLANl 所有所有VLAN共用一棵生成樹(shù)共用一棵生成樹(shù)l 無(wú)法實(shí)現(xiàn)不同無(wú)法實(shí)現(xiàn)不同VLAN在多條在多條Trunk鏈路上的負(fù)鏈路上的負(fù)載分擔(dān)載分擔(dān)所有所有VLAN均均在此阻塞在此阻塞SWASWBSWCServerVLAN 10VLAN MSTPl MSTP（Mult

13、iple Spanning Tree Protocol，多生成，多生成樹(shù)協(xié)議）樹(shù)協(xié)議）l 將多個(gè)將多個(gè)VLAN捆綁到一個(gè)實(shí)例，每個(gè)實(shí)例生成獨(dú)立的捆綁到一個(gè)實(shí)例，每個(gè)實(shí)例生成獨(dú)立的生成樹(shù)生成樹(shù)l 在多條在多條Trunk鏈路上實(shí)現(xiàn)鏈路上實(shí)現(xiàn)VLAN級(jí)負(fù)載分擔(dān)級(jí)負(fù)載分擔(dān)SWASWBSWCServer實(shí)例實(shí)例A: VLAN110實(shí)例實(shí)例B: VLAN1120PCBPCAVLAN 10VLAN 特性列表特性列表STPRSTPMSTP解決環(huán)路故障并實(shí)解決環(huán)路故障并實(shí)現(xiàn)冗余備份現(xiàn)冗余備份YYY快速收斂快速收斂NYY形成多棵生成樹(shù)實(shí)形成多棵生成樹(shù)實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)NNY三種生成樹(shù)協(xié)議特性的比較三種生成樹(shù)協(xié)

14、議特性的比較l MSTP具有具有RSTP的快速收斂，同時(shí)又具有的快速收斂，同時(shí)又具有負(fù)載分擔(dān)機(jī)制負(fù)載分擔(dān)機(jī)制l MSTP兼容兼容STP和和RSTP 三種生成樹(shù)協(xié)議的端口狀態(tài)對(duì)比三種生成樹(shù)協(xié)議的端口狀態(tài)對(duì)比ForwardingLearningListeningBlockingForwarding Delay時(shí)間Forwarding Delay時(shí)間ForwardingLearningDiscardingForwarding Delay時(shí)間Forwarding Delay時(shí)間STPRSTP/MSTPn 生成樹(shù)背景生成樹(shù)背景n STPn RSTPn MSTPn 生成樹(shù)協(xié)議的配置生成樹(shù)協(xié)議的配置目錄目錄

15、STP基本配置基本配置l 開(kāi)啟設(shè)備開(kāi)啟設(shè)備STP特性特性l 關(guān)閉端口的關(guān)閉端口的STP特性特性l 配置配置STP的工作模式的工作模式 Switch stp enableSwitch-Ethernet1/0/1 stp disableSwitch stp mode stp | rstp | mstp STP可選配置可選配置l 配置當(dāng)前設(shè)備的優(yōu)先級(jí)配置當(dāng)前設(shè)備的優(yōu)先級(jí) l 配置端口為邊緣端口配置端口為邊緣端口 Switch stp instance instance-id priority prioritySwitch-Ethernet1/0/1 stp edged-port STP配置示例配置示

16、例核心接入用戶SWASWBSWCE1/0/1SWAstp enableSWAstp priority 0SWBstp enableSWBstp priority 4096SWCstp enableSWCinterface Ethernet 1/0/1SWC-Ethernet1/0/1 stp edged-port 當(dāng)前工作模式當(dāng)前工作模式SWAdisplay stp -CIST Global InfoMode MSTP-CIST Bridge :32768.000f-e23e-f9b0Bridge Times :Hello 2s MaxAge 20s FwDly 15s MaxHop 20CIST Root/ERPC :32768.000f-e23e-f9b0 / 0CIST RegRoot/IRPC :32768.000f-e23e-f9b0 / 0CIST RootPortId :0.0BPDU-Protection :disabledBridge Config-Digest-Snooping :disabledTC or TCN received :0.STP監(jiān)控與維護(hù)監(jiān)控與維護(hù)當(dāng)前橋當(dāng)前橋ID端口角色端口角色SWAdisplay stp bri