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今日目标
STP工作原理、STP高级配置、MSTP工作原理 MSTP配置案例、MSTP负载均衡
STP工作原理
单点故障 PC之间的互通链路仅仅存在1个 任何一个设备或链路出现问题#xff0c;PC之间都会无法通信 解决方案 增加冗余/备份设备 增加冗…网络运维与网络安全 学习笔记 第二十天
今日目标
STP工作原理、STP高级配置、MSTP工作原理 MSTP配置案例、MSTP负载均衡
STP工作原理
单点故障 PC之间的互通链路仅仅存在1个 任何一个设备或链路出现问题PC之间都会无法通信 解决方案 增加冗余/备份设备 增加冗余/备份链路 新的问题 数据环路导致的广播风暴 每个链路都是互通的 交换机收到无法识别的数据帧后进行广播形成广播风暴 广播帧在交换机之间一直循环下去从而消耗系统资源降低传输质量 广播帧的不断增多还会导致设备宕机重启 STP概述 STP - Spannig Tree Protocol生成树协议 逻辑上断开链路防止广播风暴的产生。即阻塞某些端口破除环路。 当主线路故障阻塞接口被激活主线路恢复备份下路再次被阻塞。 STP工作原理 步骤一确定交换机角色 根交换机 非根交换机 步骤二确定端口角色 根端口 指定端口 非指定端口 步骤三确定端口状态 禁用接口没有启动STP或者接口处于关闭状态 侦听正在比较STP报文确定交换机和端口角色 学习正在学习MAC地址表 转发可以正常接收和发送用户数据包 阻塞阻塞端口不能转发用户数据包 网桥ID 网桥IDBID STP协议为交换机取的名字用于在交换网络中唯一标识该设备 通过比较每隔交换机的BID来选举根交换机BID越小越好 确定交换机角色 根据网桥ID选择根交换机 确定端口角色 首先选举根端口 每一个非根交换机上有且只有1个距离根交换机最近的端口 其次选举指定端口 每一个链路上有且只有1个距离根交换机最近的端口 最后确定非指定端口 除了根端口和非指定端口剩余所有端口都叫做非指定端口 端口角色的选举原则 首先比较端口到根交换机的开销越小越好 其次比较端口所在交换机的BID越小越好 最后比较端口的PID越小越好 选举根端口 路径成本默认情况下千兆链路成本为20000百兆链路为200000 端口标识Port Identifier 端口标识越小越优先由端口优先级和端口号两部分组成端口优先级可配置默认128 在非根网桥上选择一个根端口RP 选举指定端口 在每个网段上选择1个指定端口 距离根网桥的路径成本较小 网桥ID较小 端口ID较小 根桥上的端口全是指定端口 在每个网段选择一个指定端口DP 最后剩下的端口被阻塞 最终形成“数据转发路径” 被“阻塞”的链路作为“备份链路”
STP高级配置
BPDU BPDU Bridge Protocol Data Unit - 桥协议数据单元即STP协议的报文 通过这种类型的报文STP协议实现了自己的所有功能 BPDU类型 配置BPDUconfiguration BPDU 拓扑变更通知TCNBPDU BPDU包含的关键字4个用于选举交换机角色和端口角色 BPDU选择根网桥 当交换机启动时都假定自己时根网桥 在向外发送的BPDU中根网桥ID字段填写自己的网桥ID 当接收到其他交换机发出的BPDU后比较网桥ID选择较小的添加到根网桥ID中 当全网所有的交换机接收到全部的BPDU并作比较后就可以选择除唯一的一个根网桥 STP的收敛 STP端口的5种状态 STP的3种计时器用于维护STP转发路径及恢复STP故障链路 Hello时间一个端口上发送BPDU的时间间隔默认时2s 转发延迟Forward delay端口在侦听和学习状态分别停留的时间 最大老化时间Max Age一个端口最大的“没有接收BPDU”的时间间隔 STP的收敛时间为30s~50s非常慢
STP的配置命令 启动或关闭交换机的STP功能 默认情况下交换机的STP功能处于开启状态 [Huawei]stp { enable | disable } 选择交换机的STP运行模式 默认情况下交换机的STP运行模式为MSTP [Huawei]stp mode { stp | rstp | mstp } 修改交换机的STP优先级 默认值为32768 [Huawei]stp priority {priority} 更改端口的STP cost在端口上开启/关闭STP功能 [Huawei]interface gi0/0/11 [Huawei-gi0/0/11]stp cost {value} [Huawei-gi0/0//11]stp {enbale | disable} 查看当前交换机运行的STP的模式、优先级、根交换机 通过修改交换机的优先级来指定根交换机 查看交换机的端口角色和状态 [Huawei]stp mode stp [Huawei]disable stp brief [Huawei]stp priority 4096 [Huawei]disable stp brief
MSTP工作原理
STP回顾 弊端 收敛时间慢30s~50s 设备利用率低 方案 RSTP快速生成树协议 MSTP多生成树协议
RSTP概述 RSTP即Rapid STP快速生成树协议 共有标准协议俗称IEEE 802.1w在STP的基础上优化而来 细化了端口角色 精简了端口状态 改变拓扑变更机制 引入了P/A机制 收敛时间可以提升至毫秒级 弊端 和STP协议一样。整个交换网络中仅仅存在一个生成树所有的VLAN的数据转发路径是相同的。 交换机之间的多个链路只能实现备份的租用 永远只会使用其中的主链路转发数据备份链路无法使用从而无法提高设备利用率。
MSTP概述 MSTP即Multiple STP多生成树协议 公有标准协议俗称IEEE 802.1s在RSTP的基础上优化而来 继承了RSTP的所有优点 引入了实例instance的概念实现基于实例的负载均衡。 不但可以实现多个链路之间的备份还可以提高多个链路的利用率 在MSTP中可以存在很多个“生成树”称之为“实例” 默认情况下所有的VLAN都属于同一个默认的实例 - Instance 0 可以基于需求可以将不同的VLAN分配到不同的实例中 不同的实例就是不同的“生成树”就对应着多个不用的“根” 每个“生成树”的形成过程和RSTP都是类似的 MSTP工作原理 MSTP的工作过程与STP/RSTP的流程是类似的 选举交换机角色和stp协议角色相同 根交换机 非根交换机 选举端口角色比stp协议细化端口角色 根端口指的是非根交换机上距离根交换机最近的口 指定端口指的是网段上距离根交换机最近的口 替代端口指的是非交换机上的“根端口”的替代端口 备份端口指的是网段上的“指定端口”的备份端口 确定端口状态比stp协议简化端口状态 Discarding 丢弃相当于STP中的禁用、侦听、阻塞不转发用户数据 Learning 学习和STP中的学习状态相同 Forwarding 转发和STP中的转发状态相同 配置思路 每个交换机创建相同的VLAN 交换机之间的链路配置为Trunk允许所有的VLAN通过 交换机启用STP协议配置模式为MSTP 交换机指定MSTP的域名、实例和VLAN的对应关系 交换机上激活MSTP的配置 验证与测试MSTP的配置
MSTP配置案例 需求描述 VLAN10中存在2个终端设备IP地址属于192.168.10.0/24网段 VLAN20中存在2个终端设备IP地址属于192.168.20.0/24网段 配置MSTP实现VLAN10的终端通信路径是SW1-SW2 配置MSTP实现VLAN20的终端通信路径是SW3-SW4
配置步骤 ①配置PC1/PC2/PC3/PC4的IP地址 ②配置SW1/SW2/SW3/SW4的VLAN 、Trunk、Access undo terminal monitor system-view [Huawei]sysname SW1 [SW1]vlan batch 10 20 [SW1]interface gi0/0/12 [SW1-Gigabitethernet0/0/12]port link-type trunk [SW1-Gigabitethernet0/0/12]port trunk allow-pass vlan all [SW1-Gigabitethernet0/0/12]quit [SW1]interface gi0/0/13 [SW1-Gigabitethernet0/0/13]port link-type trunk [SW1-Gigabitethernet0/0/13]prot trunk allow-pass vlan all [SW1-Gigabitethernet0/0/13]quit [SW1]interface gi0/0/1 [SW1-Gigabitethernet0/0/1]port link-type access [SW1-Gigabitethernet0/0/1]prot default vlan 10 [SW1-Gigabitethernet0/0/1]quit
undo terminal monitor system-view [Huawei]sysname SW2 [SW2]vlan batch 10 20 [SW2]interface gi0/0/12 [SW2-Gigabitethernet0/0/12]port link-type trunk [SW2-Gigabitethernet0/0/12]port trunk allow-pass vlan all [SW2-Gigabitethernet0/0/12]quit [SW2]interface gi0/0/13 [SW2-Gigabitethernet0/0/13]port link-type trunk [SW2-Gigabitethernet0/0/13]prot trunk allow-pass vlan all [SW2-Gigabitethernet0/0/13]quit [SW2]interface gi0/0/1 [SW2-Gigabitethernet0/0/1]port link-type access [SW2-Gigabitethernet0/0/1]prot default vlan 10 [SW2-Gigabitethernet0/0/1]quit
undo terminal monitor system-view [Huawei]sysname SW3 [SW3]vlan batch 10 20 [SW3]interface gi0/0/12 [SW3-Gigabitethernet0/0/12]port link-type trunk [SW3-Gigabitethernet0/0/12]port trunk allow-pass vlan all [SW3-Gigabitethernet0/0/12]quit [SW3]interface gi0/0/13 [SW3-Gigabitethernet0/0/13]port link-type trunk [SW3-Gigabitethernet0/0/13]prot trunk allow-pass vlan all [SW3-Gigabitethernet0/0/13]quit [SW3]interface gi0/0/1 [SW3-Gigabitethernet0/0/1]port link-type access [SW3-Gigabitethernet0/0/1]prot default vlan 20 [SW3-Gigabitethernet0/0/1]quit
undo terminal monitor system-view [Huawei]sysname SW4 [SW4]vlan batch 10 20 [SW4]interface gi0/0/12 [SW4-Gigabitethernet0/0/12]port link-type trunk [SW4-Gigabitethernet0/0/12]port trunk allow-pass vlan all [SW4-Gigabitethernet0/0/12]quit [SW4]interface gi0/0/13 [SW4-Gigabitethernet0/0/13]port link-type trunk [SW4-Gigabitethernet0/0/13]prot trunk allow-pass vlan all [SW4-Gigabitethernet0/0/13]quit [SW4]interface gi0/0/1 [SW4-Gigabitethernet0/0/1]port link-type access [SW4-Gigabitethernet0/0/1]prot default vlan 20 [SW4-Gigabitethernet0/0/1]quit ③配置MSTPSW1/2/3/4的基本MSTP配置都相同 [SW1]stp mode mstp [SW1]stp region-configuration [SW1-mst-region]region-name HCIE [SW1-mst-region]instance 1 vlan 10 [SW1-mst-region]instance 2 vlan 20 [SW1-mst-region]active region-configuration ④配置SW1为VLAN10 的根交换机 [SW1]stp instance 1 priority 0 ⑤配置SW3为VLAN20的根交换机 [SW3]stp instance 2 priority 0
MSTP负载均衡
STP/RSTP的弊端 所有的VLAN公用一个“生成树”防止环路的同时只能确保一半的设备得到利用另外一半的设备仅仅用作“备份”无法提高设备的利用率
MSTP负载均衡 不同的VLAN关联到不同的实例 不同的实例的根交换机放置在不同的交换机上 不同的VLAN通过不同的根交换机进行数据的转发从而确保提高设备的利用率同时设备之间还能实现备份 需求描述 PC1属于VLAN10IP地址为192.168.10.1/24网关为192.168.10.254 PC2属于VLAN20IP地址为192.168.20.1/24网关为192.168.20.254 确保PC1与PC2互通 合理配置MSTP确保PC1与PC2之间的互通路径是最优的 配置步骤 ①配置PC1/2的IP地址 ②配置SW1/SW2/SW3的基本信息 创建VLAN10和20 配置交换机之间的链路为Trunk并允许vlan10和20 配置交换机与PC/路由器之间的链路为Access并加入到正确的VLAN ③配置MSTPSW1/2/3的配置相同 stp mode mstp stp region-configuration region-name HCIE instance 1 vlan 10 instance 2 vlan 20 active region-configuration quit ④配置主根与次根 [SW1]stp instance 2 priority 4096 [SW1]stp instance 1 priority 8192 [SW2]stp instance 1 priority 4096 [SW2]stp instance 2 priority 8192 ⑤查看负载均衡 [SW1]display stp brief [SW2]display stp brief [SW3]display stp brief
