生成树协议

折叠 802.1D生成树协议概述

1，几个关键的概念:(1)网桥标识(bridge ID):

①非扩展的:网桥优先级(2bytes)+ MAC地址

②扩展的:网桥优先级(4bits) + 系统标识(VLAN ID;12bits) + MAC地址

(2)网桥协议数据单元(BPDU):

①配置(CFG)BPDU: 初始时每个网桥都会发送，假设自己就是根网桥

收敛后，只从根网桥发出，其他网桥在根端口接收后向下中继。

②拓扑改变提示(TCN)BGDU:当拓扑发生变化时，其他网桥可以从根端口发出该BPDU，到达根网桥。

根网桥在配置BPDU中设定TCN位，提示其他网桥快速清理MAC地址表。

(3)时间值:

①HELLO间隔:2秒，CFG BPDU发送间隔

②MAX AGE: 20秒，CFG BPDU的保留时间

③FWD_DELAY: 15秒，监听(listening)和学习(learning)的时间

(4)路径代价:与链路速率相关，用于计算网桥间的距离

(5)端口状态:

①关闭(disable):端口处于管理关闭状态

②阻塞(blocking): 不能转发用户数据

③监听(listening): 接口开始启动

④学习(learning) : 学习MAC地址, 构建MAC表进程项

⑤转发(forwarding): 可以转发用户数据

(6)选择标准:

①最低的网桥标识号

②最低的路径代价到根网桥

③最低的发送者的网桥标识号

④最低的端口标识号

2，选择操作顺序:

(1)选择一个根网桥:每一个网络选择一个

(2)选择一个根端口:每一个非根网桥选择一个

(3)选择一个指派端口:每一个网段选择一个

(4)非指派端口被放置在阻塞状态

折叠 在园区网中实现生成树协议

1，实现优化的生成树拓扑

(1)每VLAN生成树协议(PVST):每一个VLAN有一个生成树的计算进程

(2)根网桥的选择:楼内分布层交换机应该成为根网桥，即避免访问层交换机成为根网桥

(3)生成树的负载平衡:配置不同的分布层交换机成为不同VLAN的根网桥

2，配置根网桥:两种方式

(1)定义优先级:

(config)#spanning-tree vlan <vlan-id> priority <priority>

(2)定义交换机为根网桥:

(config)#spanning-tree vlan <vlan-id> root [primary|secondary]

折叠 加速生成树协议的收敛过程

1，端口快速(postfast):

(1)端口立即从阻塞状态进入转发状态，不经过监听和学习状态

(2)应该只将这一特性配置在连接终端主机的端口上，即不应配置在交换机间的端口上。

(3)配置命令:两种方式

①接口配置模式:

(config-if)#spanning-treeportfast

②全局模式:对所有非骨干链路端口生效

(config)#spanning-treeportfastdefault

2，快速生成树协议(RSTP):802.1w

(1)端口状态:

①丢弃(discarding):不能转发用户数据

②学习(learning):学习MAC地址, 构建MAC表进程项

③转发(forwarding): 可以转发用户数据

(2)端口类型:

①根(root)端口:与802.1D相同

②指派(designated)端口: 与802.1D相同

③预备(alternative)端口: 端口被阻塞，作为根端口的备份

④备份(backup)端口:(learning) : 端口被阻塞，作为指派端口的备份

(3)网桥协议数据单元:

①数据字段:增加了4个字段描述位，说明端口的状态和类型

②CFG BPDU:直接在两个交换机间交换，如果丢失3个BPDU，意味着链路拓扑发生改变。

③TCNBPDU:直接在交换机间泛洪。

(4)快速收敛机制:

①边缘(edge)端口: 连接终端主机的端口，自动实现端口快速特性

②点到点链路:即全双工链路，自动实现快速端口状态改变，不再有max-age和fwd-delay的延迟

(5)配置命令:

(config)#spanning-tree mode rapid-pvst

(6)校验命令:

#show spanning-tree vlan <vlan-id>

#debug spanning-tree

折叠 增强生成树协议的操作性能

1，多进程生成树协议(MSTP):

(1)定义:映射多个vlan生成树计算进程到一个MST的进程;减少PVST的计算负担;实现与CST域的互操作

(2)配置命令:

①进入MST配置模式:

(config)#spanning-tree mst configuration

②定义MST域名:

(config-mst)#name <name>

③定义MST的配置版本号:

(config-mst)#revision <num>

④映射多个VLAN到一个MST进程:

(config-mst)#instance <inst-num> vlan <vlan-range>

⑤定义根网桥:

(config)#spanning-tree mst <inst-num> root [primary|secondary]

(3)校验命令:

#show spanning-tree mst configuration

#show spanning-tree mst <inst-num>

2，以太通道(etherchannel):

(1)定义:

①绑定多条相同的以太网链路作为一个逻辑的通道。

②生成树协议将其看作为一个端口的链路

③实现多链路上的负载平衡和冗余

(2)配置二层的以太通道:

①指定要绑定的端口范围:

(config)#interface range <type slot/port - port>

②定义通道管理协议:

(config-if-range)#channel-protocol [pagp|lacp]

③定义端口到通道:

(config-if-range)#channel-group <group-num> mode on

④定义负载平衡模式:

(config)#port-channel load-banlance <mode>

(3)校验命令:

#show interfaces <num> etherchannel

#show etherchannel <group-num> port-channel

#show etherchannel <group-num> summary

折叠 保护优化的生成树拓扑结构

1，防止"端口快速"的错误:

错误:把交换机连接到了配置了"端口快速"的端口上，可能引起环路问题

(1)BPDU守卫(GUARD):

①定义:当配置了"端口快速"的端口接收到BPDU时，关闭该端口。

②配置命令:

(config)#spanning-treeportfastbpduguard

③校验命令:

#show spanning-tree summary totals

(2)BPDU过滤(filtering):

①定义:当配置了"端口快速"的端口接收到BPDU时，该端口失去"端口快速"特性。

②配置命令:

(config)#spanning-treeportfastbpdufilter default

③校验命令:

#show spanning-tree summary totals

2，保护现有优化的根网桥:"根守卫"(root guard)

(1)定义:当端口收到一个具有更好的参数的网桥协议数据单元(superiorbpdu)时，

将该端口放置在一个"根不一致(root-inconsistent)"状态，不转发这一BPDU。

(2)配置命令:

(config-if)#spanning-tree guardroot

(3)校验命令:

#show spanning-tree inconsistentports

3，阻止可能的生成树的环路:

(1)单向链路检测(UDLD):

①定义: 通过发送检测消息发现物理链路出现单向中断时，关闭该链路端口。

②配置命令:

(config)#udld enable →在所有的光纤端口上启用

或(config-fi)#udld enable →在某一个光纤或非光线端口上启用

③校验命令:

#show udld interface <num>

(2)环路守卫(loop guard):

①定义: 当某一方向端口在MAX-AGE时间后没有收到BPDU时，

将该端口放置在一个"环路非一致(loop-inconsistent)"状态，

阻止该端口发送用户数据。

②配置命令:

(config-if)#spanning-tree guardloop

③校验命令:

#show spantree guard <int-num>

折叠 编辑本段 分析

网络专业人士对生成树协议的几点分析见解:

(1)生成树协议提供一种控制环路的方法。采用这种方法，在连接发生问题的时候，你控制的以太网能够绕过出现故障的连接。

(2)生成树中的根桥是一个逻辑的中心，并且监视整个网络的通信。最好不要依靠设备的自动选择去挑选哪一个网桥会成为根桥。

(3)生成树协议重新计算是繁冗的。恰当地设置主机连接端口(这样就不会引起重新计算)，推荐使用快速生成树协议。

(4)生成树协议可以有效的抑制广播风暴。开启生成树协议后抑制广播风暴，网络将会更加稳定，可靠性、安全性会大大增强。