CCNA--生成树协议(STP)

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CCNA--生成树协议(STP)

余二五 2017-11-14 21:39:00 浏览655
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 STP概述
 
  STP(生成树协议)是一个二层管理协议。在一个扩展的局域网中参与STP的所有交换机之间通过交换桥协议数据单元bpdu(bridge protocol data unit)来实现;为稳定的生成树拓扑结构选择一个根桥;为每个交换网段选择一台指定交换机;将冗余路径上的交换机置为blocking,来消除网络中的环路。
  IEEE 802.1d是最早关于STP的标准,它提供了网络的动态冗余切换机制。STP使您能在网络设计中部署备份线路,并且保证:
  * 在主线路正常工作时,备份线路是关闭的。
  * 当主线路出现故障时自动使能备份线路,切换数据流。
  rSTP(rapid spanning tree protocol)是STP的扩展,其主要特点是增加了端口状态快速切换的机制,能够实现网络拓扑的快速转换。
  1.1 设置STP模式
  使用命令config spanning-tree mode可以设置STP模式为802.1d STP或者802.1w rSTP.
  1.2 配置STP
  交换机中默认存在一个default STP域。多域STP是扩展的802.1d,它允许在同一台交换设备上同时存在多个STP域,各个STP域都按照802.1d运行,各域之间互不影响。它提供了一种能够更为灵活和稳定网络环境,基本实现在vlan中计算生成树。
  1.2.1  创建或删除STP
  利用命令create STPd和delete STPd可以创建或删除STP.
  缺省的default STP域不能手工创建和删除。
  1.2.2  使能或关闭STP
  交换机中STP缺省状态是关闭的。利用命令config STPd可以使能或关闭STP.
  1.2.3  使能或关闭指定STP的端口
  交换机中所有端口默认都是参与STP计算的。使用命令config STPd port可以使能或关闭指定的STP端口。
  1.2.4  配置STP的参数
  运行某个指定STP的STP协议后,可以根据具体的网络结构调整该STP的一些参数。交换机中可以调整以下的STP协议参数:
  * bridge priority
  * hello time
  * forward delay
  * max age
  另外每个端口上可以调整以下参数:
  * path cost
  * port priority
  表1-1 配置STP参数的常用命令
  1.2.5  显示STP状态
  利用命令show STPd可以查看STP的状态,包括:
  * bridgeid
  * root bridgeid
  * STP的各种配置的参数
  利用命令show STPd port可以显示端口的STP状态,包括:
  * 端口状态
  * designated port
  * 端口的各种配置参数
  在缺省的CISCO STP模式中,每个VLAN定义一个STP.
  IEEE802.1Q标准是在整个交换VLAN网络中使用一个STP,但并不排除在每个VLAN中实现STP.
  1 VLAN与生成树的关系
  >IEEE通用生成树(CST)
  >CISCO PER VLAN生成树(PVST)
  >带CST的CISCO PER VLAN生成树(PVST+)
  CST是IEEE解决运行虚拟局域网VLAN生成树的方法。CST定义,整个第2层交换网络所有实现了的VLAN,仅使用一个生成树实例。这个生成树实例运行在整个交换局域网上。
  PVST是解决在虚拟局域网上处理生成树的CISCO特有解决方案。PVST为每个虚拟局域网运行单独的生成树实例。一般情况下PVST要求在交换机之间的中继链路上运行CISCO的ISL.
  PVST+是CISCO解决在虚拟局域网上处理生成树问题的另一个方案。PVST+允许CST信息传给PVST,以便与其他厂商在VLAN上运行生成树的实现方法进行操作。
2 按VLAN生成树(PVST)
  为每个VLAN建立一个独立的生成树实例(PVST)。
  生成树算法计算整个交换型网络的最佳无环路径。
  PVST的优点:
  >生成树拓扑结构的总体规模减少。
  >改进了生成树的扩展性,并减少了收敛时间。
  >提供更快的收敛恢复能力和更高的可靠性。
  PVST的缺点:
  >为了维护针对每个VLAN而生成的生树,交换机的利用率会更高
  >为了支持各个VLAN的BPDU,需要占用更多的TRUNK链路带宽
  生成树仅可运行在64个VLAN上。
4 增强型的按VLAN生成树(PVST+)
  PVST+有以下特征:
  >它是CISCO发展的,可以与802.1Q公共生成树(CST)互操作。
  >通过ISL中继,PVST+与现存的CISCO交换机PVST协议向后兼容,同时,PVST+也通过802.1Q中继与CST连接互操作。
  >如果PVST区域和CST区域之间要互操作,一定要通过PVST+区域。
  二 生成树配置
  生成树配置涉及下面一些任务:
  >选举和维护一个根网桥。
  >通过配置一些生成树的参数来优化生成树。(如端口优先级 端口成本)
  >通过配置上行链路来减少生成树的收敛时间。
  2950交换机上生成树的缺省配置:
  >STP启用:缺省情况下VLAN1启用
  >STP模式:PVST+
  >交换机优先级:32768
  >STP端口优先级:128
  >STP路径成本:1000M:4 100M:19 10M:100
  >STP VLAN端口成本: (同上)
  >STP计时器:HELLO时间:2秒 转发延迟:15秒 最大老化时间:20秒
  1 启用生成树:
switch(config)#spanning-tree vlan vlan-list
步骤:
switch#c onfig t
switch(config)# spanning-tree vlan 10
switch(config)#end
switch#show spanning-tree summary/detail
summary摘要  detail详细
Bridge Identifier has priority 8912,address 0006.eb06.1741 (本地交换机网桥ID)
desigated root has priority 8912,address 0006.eb06.1741 (根网桥ID)
designated port is 7,path cost 0 (路径成本)
times: hold1, topology change 35, notification 2
hello 2, max age 20, forward delay 15 (根计时器)
2 人为建立根网桥
  在生成树网络中,最重要的事情就是决定根网桥的位置。
  可以让交换机自己根据一定的原则来选择根网桥以及备份或从(secondary)根网桥,也可使用命令人为指定根网桥。
  PS:不要将接入层的交换机配置为根网桥。STP根网桥通常是汇聚层或者核心层的交换机。
  通过命令直接建立根网桥:
  spanning-tree vlan vlan-id root primary  (网桥优先级被置为24576)
  步骤:
  switch#c onfig terminal
  switch(config)#spanning-tree vlan vlan-id root primary dianmeter net-diameter  hello-time sec
  为VLAN配置根网桥、网络半径以及HELLO间隔
  ROOT关键字:指定这台交换机为根网桥
  diameter netdianmeter:该关键字指定在末端口主机任意两点之间的网段的最大数量。net-diameter的值是2-7.这个直径应该从根网桥开始计算,根网桥是1
  switch(config)#end
  switch#show spanning-tree vlan vlan-id detail
  让交换机返回缺省的配置,可以使用如下命令:
  no spanstree vlan vlan-id root
  2>修改网桥的优先级别:
  多数情况下做如下配置:
  spanning -tree vlan vlan-id root primary (主ROOT网桥优先级被置为24576)
  spanning-tree vlan vlan-id root secondary(备份ROOT网桥优先级被置为28672)
  修改网桥优先级:
  spanning-tree vlan vlan-id priority bridge-priority
  3 确定到根网桥的路径
  生成树协议依次用BPDU中这些不同域来确定根网桥的最佳路径:
  >根路径成本(ROOT PATH COST)
  >发送网桥ID(BRIDGE ID)
  >发送端口ID(PORT ID)
  从端口发出BPDU时,它会被施加一个端口成本,所有端口成本的总和就是根路径成本。生成树首先查看根路径成本,以确定哪些端口应该转发,哪些端口应该阻塞。报告最低路径成本的端口被选为转发端口。
  如果对多个端口来说,其中根路径成本相同,那么,生成树将查看网桥ID.报告有最低网桥ID的BPDU端口被允许进行转发,而其他所有端口被阻断。
  如果路径成本和发送网桥ID都相同(如在平行链路中),生成树将查看发送端口ID.端口ID值小的优先级高,将作为转发端口。
4 修改端口成本
  如果想要改变某台交换机和根网桥之间的数据通路,就要仔细计算当前的路径成本,然后,改变所希望路径的端口成本。
  我们可以更改交换机端口的成本,端口成本更低的端口更容易被选为转发帧的端口。
  spanning-tree vlan vlan-id cost cost
  no spanning-tree vlan vlan-id cost(恢复默认成本)
  配置步骤:
  >1 config terminal   进入配置状态
  >2 interface interface-id  进入端口配置界面
  >3 spanning-tree vlan vlan-id cost cost值 为某个VLAN配置端口成本
  >4 end
  >5 show spanning-tree interface interface-id detail 查看配置
  >6 write
  5 修改端口优先级
  在根路径成本和发送网桥ID都相同的情况下,有最低优先级的端口将为vlan转发数据帧。
  对应基于CLI的命令的交换机,可能的端口优先级别范围为0~63,缺省为32.基于IOS的交换机端口的优先级别范围是0~255,缺省为128.
  spanning-tree  vlan vlan-id  port-priority priority值
  no spanning-tree vlan vlan-id port-priority
  1> config terminal  (进入配置模式)
  2> interface interface-id  (进入端口配置模式)
  3> spanning-tree vlan vlan-id port-priority 值
  4> end
  5>show spanning-tree interface interface-id detail
  6>write
6 修改生成树计时器
  使用缺省的STP计时器配置,从一条链路失效到另一条接替,需要花费50秒。这可能使网络存取被耽误,从而引起超时,不能阻止桥接回路的产生,还会对某些协议的应用产生不良影响,会引起连接、会话或数据的丢失。
  还有一种情况就是使用热备份路由选择协议(HSRP),将两台路由器连接到一台交换机上。某些情况下,缺省的STP的计时器值对于HSRP而言过长,会引起“活动”路由器的选择的错误。
  1 修改HELLO时间
  spanning-tree vlan vlan-id hello-time seconds
  可以修改每一个VLAN的Hello间隔(HELLO TIME),它的取值范围是 1~10秒
  2 修改转发延迟计时器
  转发延迟计时器(forward delay timer)确定一个端口在转换到学习状态之前处于侦听状态的时间,以及在学习状态转换到转发状态之前处于学习状态的时间。
  spanning-tree vlan vlan-id forward-time seconds
  PS:转发时间过长,会导致生成树的收敛过慢
  转发时间过短,可能会在拓扑改变的时候,引入暂时的路径回环。
  3 修改最大老化时间
  最大老化时间(MAX—AGE TIMER)规定了从一个具有指定端口的邻接交换机上所收到的BPDU报文的生存时间。
  如果非指定端口在最大老化时间内没有收到BPDU报文,该端口将进入listening状态,并接收交换机产生配置BPDU报文。
  修改命令:
  spanning-tree vlan vlan-id max-age seconds
  no spanning-tree vlan vlan-id max-age (恢复默认值)
  7 速端口的配置
  通过速端口,可以大大减少处于侦听和学习状态的时间,速端口几乎立刻进入转发状态。速端口将工作站或者服务器连接到网络的时间减至最短。
  PS:确定一个端口下面接的是终端的时候,方可启用速端口设置
  switch(config-if)#spanning-tree portfast
  switch(config-if)#no spanning-tree portfast(关闭速端口)
  查看端口的速端口状态:
  show spanning-tree interface interface-id detail  (最后一行)
  8 上行速链路的配置
  当检测到转发链路发生失效时,上行链路可使交换机上一个阻断的端口几乎立刻马上开始进行转发。
  1>上行速链路在企业网中的应用
  交换机可以分为3级:
  >核心层交换机
  >汇聚层交换机
  >接入层交换机
  汇聚层和接入层的交换机上各自都至少有一条冗作链路被STP阻塞,以避免环路。
  使用STP上行速链路,可以在链路或者交换机失效或者STP重新配置时,加速新的根端口的选择过程。被阻塞端口会立即转换到转发状态。
  上行速链路还可以通过减少参数最大更新速率(max-update-rate,IOS)来限制突发的组播通信。这些参数的缺省值是150包/秒。
  在网络边缘的接入层上,上行速链路是一项最有用的功能,但它不适合用在骨干设备上。
  上行速链路能在直连链路失效时实现快速收敛,并能通过上行链路组(uplink group),在多个冗余链路之间实现负载平衡。上行链路组是一组接口(属于各个VLAN)
  上行链路组由一个根端口(处于转发状态)和一组阻塞状态的端口组成。
  上行链路的配置:
  要在配置了网桥优先级的VLAN上启动上行速链路,必须首先将VLAN上的交换机优先级恢复到缺省值。使用:
  no spanning-tree vlan vlan-id priority
  要配置上行速链路,需要使用命令:
  spanning-tree uplinkfast [ max-uplink-rate pkts-per-second]
  pkts-per-second的取值范围是每秒0到32000个数据包。缺省值是150,通常这个值就足够了。
  要检查上行速链路的配置,可以使用如下命令:
  show spanning-tree summary
  no spanning-tree uplinkfast(关闭)









本文转自 meiyanaa 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/justim/229191,如需转载请自行联系原作者

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