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整理现代交换技术STP生成树协议
STP生成树协议
STP(SpanningTreeProtocol)是生成树协议的英文缩写。
该协议可应用于环路网络,通过一定的算法实现路径冗余,同时将环路网络修剪成无环路的树型网络,从而避免报文在环路网络中的增生和无限循环。
STP的基本原理是,通过在交换机之间传递一种特殊的协议报文(在IEEE802.1D中这种协议报文被称为“配置消息”)来确定网络的拓扑结构。
配置消息中包含了足够的信息来保证交换机完成生成树计算。
生成树协议STP/RSTP
1.技术原理:
STP的基本思想就是生成“一棵树”,树的根是一个称为根桥的交换机,根据设置不同,不同的交换机会被选为根桥,但任意时刻只能有一个根桥。
由根桥开始,逐级形成一棵树,根桥定时发送配置报文,非根桥接收配置报文并转发,如果某台交换机能够从两个以上的端口接收到配置报文,则说明从该交换机到根有不止一条路径,便构成了循环回路,此时交换机根据端口的配置选出一个端口并把其他的端口阻塞,消除循环。
当某个端口长时间不能接收到配置报文的时候,交换机认为端口的配置超时,网络拓扑可能已经改变,此时重新计算网络拓扑,重新生成一棵树。
2.功能介绍:
生成树协议最主要的应用是为了避免局域网中的网络环回,解决成环以太网网络的“广播风暴”问题,从某种意义上说是一种网络保护技术,可以消除由于失误或者意外带来的循环连接。
STP也提供了为网络提供备份连接的可能,可与SDH保护配合构成以太环网的双重保护。
新型以太单板支持符合ITU-T802.1d标准的生成树协议STP及802.1w规定的快速生成树协议RSTP,收敛速度可达到1s。
但是,由于协议机制本身的局限,STP保护速度慢(即使是1s的收敛速度也无法满足电信级的要求),如果在城域网内部运用STP技术,用户网络的动荡会引起运营商网络的动荡。
目前在MSTP组成环网中,由于SDH保护倒换时间比STP协议收敛时间快的多,系统采用依然是SDHMS-SPRING或SNCP,一般倒换时间在50ms以内。
但测试时部分以太网业务的倒换时间为0或小于几个毫秒,原因是内部具有较大缓存。
SDH保护倒换动作对MAC层是不可见的。
这两个层次的保护可以协调工作,设置一定的“拖延时间”(hold-off),一般不会出现多次倒换问题。
生成树算法
生成树协议运行生成树算法(STA)。
生成树算法很复杂,但是其过程可以归纳为一下三个部分。
(1)选择根网桥
(2)选项根端口
(3)选择指定端口
选择根网桥的依据是交换机的网桥优先级,网桥优先级是用来衡量网桥在生成树算法中优先级的十进制数,取值范围是0~65535.默认值是32768,网桥ID是由网桥优先级和网桥MAC地址组成的。
共有8个字节。
选择根端口的依据是
(1)到跟网桥的最低路径成本。
根路径成本是两个网桥间的路径上所有链路的成本之和,也就是某个网桥到达根网桥的中间所有链路的路径成本之和,一条链路的带宽越大,他的传输成本就越低。
(2)直连的网桥ID最小
(3)端口ID最小
选择指定端口的依据是:
(1)根路径成本较低
(2)所在的交换机网桥ID值最小
(3)端口ID值最小
STP生成树协议
一、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(BridgeProtocolDataUnit)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。
IEEE802.1d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(RapidSpanningTreeProtocol)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configspanning-treemode可以设置STP模式为802.1dSTP或者802.1wRSTP。
1.2配置STP
交换机中默认存在一个defaultSTP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createstpd和deletestpd可以创建或删除STP。
缺省的defaultSTP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configstpd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configstpdport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:
BridgePriority
HelloTime
ForwardDelay
MaxAge
另外每个端口上可以调整以下参数:
PathCost
PortPriority
表1-1配置STP参数的常用命令
configstpdforwarddelay
配置根桥交换机端口状态切换的时间间隔
configstpdhellotime
配置根桥交换机发送BPDU的时间间隔
configstpdmaxage
配置BPDU报文老化的最长时间间隔
configstpdpriority
配置运行STP协议时本交换机的优先级
configstpdportcost
配置参与STP计算端口的路径开销
configstpdportpriority
配置参与STP计算的端口的优先级
1.2.5显示STP状态
利用命令showstpd可以查看STP的状态,包括:
BridgeID
RootBridgeID
STP的各种配置的参数
利用命令showstpdport可以显示端口的STP状态,包括:
端口状态
Designatedport
端口的各种配置参数
一 VLAN与生成树
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 PERVLAN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.
3 公共生成树(CST)
CST是IEEE在虚拟局域网上处理生成树的特有方法,这是一种VLAN解决方案,称为单一或者公共生成树.生成树协议运行在VLAN1即缺省的VLAN上.所有的交换机都举出同一个根网桥,并建立与该根网桥的关系.
公共生成树不能针对每个VLAN来优化根网桥的位置.
公共生成树优点:
>最小数量的BPDU通信,带宽占用少.
>交换机负载保持最小.
公共生成树的缺点如下:
>只用一个根网桥,这不能为所有的VLAN做到网桥的优化放置,导致对某些设备来说可能存在次优化路径.
>为包括交换架构中的所有端口,生成树的拓扑结构较大,这就会导致较长的收敛时间和更频繁的重新配置.
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.
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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-treevlanvlan-list
步骤:
switch#configt
switch(config)#spanning-treevlan10
switch(config)#end
switch#showspanning-treesummary/detail
summary摘要 detail详细
BridgeIdentifierhaspriority8912,address0006.eb06.1741(本地交换机网桥ID)
desigatedroothaspriority8912,address0006.eb06.1741 (根网桥ID)
designatedportis7,pathcost0(路径成本)
times:
hold1,topologychange35,notification2
hello2,maxage20,forwarddelay
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